Universidad de los Andes - Biblioteca Digital de la ULA
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Universidad de los Andes. Núcleo Universitario Rafael Rangel. Departamento de Ingeniería Pampanito - Estado Trujillo ALTERNATIVAS PARA EL MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES EN LA PARROQUIA LA PUERTA, MUNICIPIO VALERA, ESTADO TRUJILLO. Elaborado por: Br. Araujo Dania Br. Araujo Yobana Trabajo de grado presentado a la Universidad de los Andes, Núcleo Universitario “Rafael Rangel” como requisito para optar al título de Ingeniera Agrícola. Trujillo, Julio 2011 Universidad de los Andes. Núcleo Universitario Rafael Rangel. Departamento de Ingeniería Pampanito - Estado Trujillo ALTERNATIVAS PARA EL MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES EN LA PARROQUIA LA PUERTA, MUNICIPIO VALERA, ESTADO TRUJILLO. Elaborado por: Br. Araujo Dania Br. Araujo Yobana Trabajo de grado presentado a la Universidad de los Andes, Núcleo Universitario “Rafael Rangel” como requisito para optar al título de Ingeniera Agrícola. Prof. Carlos F. Espinosa Tutor Académico Inv. Jorge Rodríguez Asesor Institucional Trujillo, Julio 2011 Prof. Jogly Márquez Asesor Académico INDICE Pág. DEDICATORIA II AGRADECIMIENTOS IV INDICE GENERAL V INDICE DE TABLAS XI INDICE DE CUADROS XIII INDICE DE GRAFICAS XIV INDICE DE FIGURAS XV RESUMEN XVI INTRODUCCION XVII CAPITULO I 1 Planteamiento del problema 1 Objetivos 5 General 5 Específicos 5 Justificación 6 Delimitación del Área de Estudio 7 CAPITULO II 8 Marco teórico 8 Antecedentes 8 Bases teóricas 11 Sistema de abastecimiento 11 Fuente 11 Obra de captación 11 Línea de aducción 11 Planta de tratamiento 11 Depósito regulador 11 Línea matriz 12 V Red de distribución 12 Acometida domiciliaria 12 Aguas residuales 12 Características de las aguas residuales 16 Tratamiento de aguas residuales 19 Tratamiento físico químico 19 Tratamiento biológico 20 Tratamiento químico 20 Tratamiento primario 21 Remoción de sólidos 21 Remoción de arena 21 Investigación y maceración 21 Sedimentación 22 Tratamiento secundario 22 Filtros de desbaste 23 Fangos activos 23 Placas rotativas y espirales 24 Filtros aireados biológicos 24 Reactores biológicos de membrana 25 Sedimentación secundaria 25 Tratamiento terciario 25 Filtración 25 Lagunaje 25 Remoción de nutrientes 26 Desinfección 27 Remoción según el nivel de Tratamiento 29 Determinación de la DBO 29 Determinación de la DQO 30 VI Bases legales 31 Constitución de la República Bolivariana de Venezuela 31 Ley penal del ambiente 31 Ley de aguas de la República Bolivariana de Venezuela 32 De las normas para la clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes líquidos 33 Parámetros de calidad microbiológica según la OMS 49 Requerimientos para el reuso según la FAO 50 CAPITULO III 51 Marco metodológico 51 Tipo de investigación 51 Diseño de la investigación 51 Descripción del marco metodológico 52 Revisión bibliográfica 52 Visita a organismos oficiales 52 Entrevistas 52 Revisión de material cartográfico 53 Diagnóstico general del área de estudio 53 Diagnóstico del sistema de recolección tratamiento y disposición de las aguas residuales 53 Formulación de alternativas para el manejo de las aguas residuales 54 Análisis de alternativas 54 Selección de alternativas 56 Determinación del área a ser irrigada 57 Diagrama del marco metodológico 58 CAPITULO IV 59 Diagnóstico general del área de estudio Reseña histórica de La Puerta 59 59 VII Aspectos socioculturales 60 Electricidad 60 Vialidad 60 Desechos sólidos 60 Agua potable 60 Educación 61 Salud 61 Vivienda 61 Aguas servidas 61 Aspectos físicos Naturales de la Parroquia La Puerta 62 Ubicación, extensión y elevación 62 Ubicación geográfica 62 Límites 62 División política 64 Aspectos climáticos 65 Precipitación 65 Temperatura 66 Aspectos hidrológicos 67 Aspectos geológicos 68 Descripción de las formaciones geológicas Aspectos geomorfológicos 69 71 Relieve 72 Pendiente 73 CAPITULO V 74 Descripción del sistema de abastecimiento de agua 74 Descripción del sistema de recolección y disposición de aguas residuales 77 Caracterización del agua residual 84 Fórmulas para el cálculo de la muestra compuesta 86 VIII Cálculo del volumen de la muestra compuesta 87 Identificación y descripción de tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales 88 Sistemas naturales 88 Sistemas acuáticos 88 Humedales 89 Sistemas de tratamiento en el suelo 89 Lagunas aerobias 90 Clasificación de las lagunas aerobias 90 Lagunas anaerobias 91 Lagunas anóxicas 91 Lagunas facultativas 92 Laguna aireada 93 Tipos de lagunas según el grado de tratamiento 93 Filtros percoladores 94 Lodos activados 95 Análisis de alternativas para el tratamiento de las aguas residuales 96 Resultados del análisis físico químico del agua residual 96 Resultados del análisis bacteriológico del agua residual 97 Comparación entre valores encontrados y valores exigidos por las normas Venezolanas 97 Proyección de la población 98 Cálculo del caudal total de la zona en estudio 100 Selección de tecnología 107 Calculo de la laguna de estabilización 110 Descripción del proceso de tratamiento 117 IX CAPITULO VI 119 Reuso del agua residual 119 Diagnóstico del área de estudio aguas abajo de la planta 124 Requerimientos nutricionales de los cultivos 129 Balance de nutrientes entre el efluente tratado, aportes del suelo y los requerimientos de los cultivos 130 Disponibilidad del agua para riego por aspersión 134 Análisis de costos asociados 135 Tabla comparativa entre aportes y requerimientos de los cultivos 136 CAPITULO VII 138 Conclusiones y Recomendaciones 138 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 140 GLOSARIO 146 APENDICE 148 X INDICE DE TABLAS Pág. Tabla Nº 1 Características de las aguas del subtipo 1A 35 Tabla Nº 2 Características de las aguas del subtipo 1B 35 Tabla Nº 3 Límites de las aguas tipo 1 36 Tabla Nº 4 Características de las aguas del subtipo 2A 37 Tabla Nº 5 Características de las aguas del subtipo 2B 37 Tabla Nº 6 Límites de las aguas tipo 2 38 Tabla Nº 7 Características de las aguas del subtipo 4A 39 Tabla Nº 8 Características de las aguas del subtipo 4B 39 Tabla Nº 9 Límites de las aguas del tipo 4 40 Tabla Nº 10 Límites y rangos de las descargas a cuerpos de agua 42 Tabla Nº 11 Límites y rangos de las descargas a redes cloacales 44 Tabla Nº 12 Aspectos climáticos 65 Tabla Nº 13 Datos de localización de la estación de meteorología “La Puerta” 65 Tabla Nº 14 Datos de precipitación anual (1967-2003) de la estación “La Puerta” 66 Tabla Nº 15 Coordenadas del sistema de abastecimiento 76 Tabla Nº 16 Coordenadas del sistema de alcantarillado 83 Tabla Nº 17 Datos del muestreo compuesto 85 Tabla Nº 18 Calculo del volumen de la muestra compuesta 87 Tabla Nº 19 Resultados del análisis físico-químico del agua residual 96 Tabla Nº 20 Resultados del análisis bacteriológico del agua residual 97 Tabla Nº 21 Comparación entre los valores encontrados y los valores exigidos por Las normas Venezolanas (Decreto 883). 97 Tabla Nº 22 Proyección de la población de la parroquia La Puerta 98 Tabla Nº 23 Población por sectores en la parroquia La Puerta según censo 2008 99 Tabla Nº 24 Proyección de la población en el área de estudio 100 Tabla Nº 25 Valores de aguas residuales típicas para XI hoteles y restaurantes 102 Tabla Nº 26 Población estimada en restaurantes 103 Tabla Nº 27 Población estimada en hoteles y posadas 103 Tabla Nº 28 Valores típicos de aguas residuales de origen institucional 104 Tabla Nº 29 Población estimada en instituciones públicas 104 Tabla Nº 30 Población estimada en instituciones educativas 105 Tabla Nº 31 Matriz de evaluación de alternativas de tecnologías 109 Tabla Nº 32 Cultivos a regar con agua residual 123 Tabla Nº 33 Absorción de nutrientes en el cultivo de repollo 129 Tabla Nº 34 Absorción de nutrientes en el cultivo de lechuga 129 Tabla Nº 35 Tabla comparativa entre aportes y requerimientos de los cultivos 136 XII INDICE DE CUADROS Pág. Cuadro Nº 1 Características del agua residual según su procedencia 16 Cuadro Nº 2 Remoción según el nivel de tratamiento 29 Cuadro Nº 3 Aguas subtipo 1 33 Cuadro Nº 4 Aguas subtipo 2 33 Cuadro Nº 5 Aguas subtipo 4 34 Cuadro Nº 6 Parámetros de calidad microbiológicamente recomendados para la Utilización de aguas residuales en agricultura (OMS 1989) 49 Cuadro Nº 7 Requerimientos para el reuso de aguas tratadas según la FAO 50 Cuadro Nº 8 Factores considerados para la selección de tecnologías 56 XIII INDICE DE GRÁFICAS Pág. Gráfica Nº 1 Cuenta con sistema de riego 124 Gráfica Nº 2 Procedencia del agua 125 Gráfica Nº 3 Tipo de cultivo 126 Gráfica Nº 4 Tipo de fertilización 126 Gráfica Nº 5 Uso del agua de riego para consumo humano 127 Gráfica Nº 6 Uso del agua de consumo humano para riego 127 XIV INDICE DE FIGURAS Pág. Figura Nº 1 Diagrama del marco metodológico 58 Figura Nº 2 División política Municipio Valera Estado Trujillo 64 Figura Nº 3 Proceso del tratamiento primario 118 Figura Nº 4 Proceso del tratamiento secundario 118 XV DEDICATORIA A Dios todo poderoso por darme salud, paciencia, sabiduría y la voluntad necesaria para seguir adelante y lograr esta meta. A mi Mamá por ser la mujer maravillosa q Dios me ha dado y que con amor y sus sabios consejos siempre ha estado conmigo en los momentos buenos y difíciles, apoyándome siempre con mi hijo y no perder nunca la confianza en mí, este triunfo es tuyo ¡Que Dios te Bendiga!. A mis hermanos Douglas, Antonio, Edmundo y Milanyela por el respeto y cariño que siempre me han dado, muy especialmente a mi hermana que siempre me ha ayudado a cuidar a mi hijo para poder lograr esta meta; que la culminación de mi carrera los llene orgullo y felicidad. A mi hijo Diego Alejandro, el retoño más grande de mi vida; que esta nueva meta que hoy estoy alcanzando te sirva de ejemplo para la vida que hoy comienzas a recorrer y te deseo todo lo mejor del mundo. ¡Te Amo! A mis sobrinos, que este triunfo les sirva de ejemplo para seguir siempre adelante. Los quiero mucho. A mis amigos, compañeros de estudio y compañeras de trabajo, por brindarme su apoyo y palabras de aliento, especialmente a mi compañera de tesis y más que amiga hermana Yobana, por estar siempre conmigo en las buenas y en las malas y a nuestra compañera y amiga Edilmary por la ayuda y apoyo que siempre nos ha brindado. Dania Araujo. II DEDICATORIA A Dios, ser supremo que me dio lo necesario y me permitió culminar esta meta exitosamente. A mi familia por ser el principal apoyo y motivo para cumplir esta meta… este triunfo es de ustedes y para ustedes, ¡Los Amo!. A mis amigos, compañeros y todas aquellas personas que me acompañaron de una u otra manera a recorrer este largo camino. Se les quiere. Yobana Araujo. III AGRADECIMIENTOS A Dios todo poderoso por guiarnos y permitirnos lograr esta meta. A nuestras familias, por su apoyo incondicional a lo largo de este caminar. A la ilustre Universidad de Los Andes por abrirnos las puertas, especialmente al Núcleo Universitario Rafael Rangel por brindarnos la oportunidad de formarnos como profesionales. A nuestro tutor, profesor Carlos Espinosa, a los asesores Jorge Rodríguez y Jogly Márquez, por ser los guías en la elaboración de este proyecto. A los profesores: Johny Humbría, Oraiber Calderón, Víctor Castellanos, Lorena Araujo, Jesús Matheus y a los profesores del CIDIAT, por su colaboración para el cumplimiento de esta meta. A las CORPOANDES, instituciones: Ingeniería CORPOTURÍSMO, Alcaldía Sanitaria de (Malariología), Valera, Consejos Comunales de la parroquia La Puerta, INE Trujillo, por su colaboración para llevar a cabo este proyecto. A Edilmary Sarmiento, Edgar Lamus, Isidro González, Marlene Palomares, Esteban Quintero, Douglas Araujo, Francisco Briceño, Gerardo Combita, Gilberto Salazar, Carmen Azuaje, mil gracias por su colaboración desinteresada. IV RESUMEN El agua es un recurso indispensable para las actividades humanas, para el desarrollo económico y el bienestar social; sin embargo, cada día se incrementa la contaminación de éste recurso, producto de la descarga de aguas residuales sin tratamiento a los cursos naturales de agua. El objetivo general de esta investigación, es el de plantear alternativas para el manejo de las aguas residuales municipales en la Parroquia La Puerta, Municipio Valera, Estado Trujillo; para cumplir con este objetivo se realizó un inventario del sistema de abastecimiento humano, recolección tratamiento y disposición de aguas residuales existentes en la población de La Puerta, realizando un diagnóstico del sistema previamente inventariado; se plantearon alternativas para el tratamiento de las aguas residuales a través de una matriz multicriterios para seleccionar la más apta y se elaboró la ingeniería conceptual de la alternativa seleccionada. Por último se formuló el reuso de las aguas residuales tratadas, aplicando para ello una encuesta a los agricultores de la población ubicada aguas abajo del área de estudio, finalmente se elaboraron las conclusiones y recomendaciones para promover el mejor aprovechamiento de las aguas residuales de la Parroquia La Puerta. Palabras claves: Agua Residual, Reuso, Tratamiento y Disposición de Agua. XVI INTRODUCCIÓN La contaminación de las aguas es un problema que se presenta en la actualidad y que cada día ocupa más la atención de científicos, técnicos, políticos y en general de los habitantes del planeta. Con el desarrollo industrial y el crecimiento de la población se han ido incrementando los caudales y descargas de aguas residuales a los cuerpos naturales de agua, como ríos, quebradas, lagos, entre otros; elevando de esta manera la contaminación de los mismos y generando a su vez problemas ambientales, lo que hace que el tratamiento de las aguas residuales sea una necesidad evidente de la sociedad actual, debido al peligro que estas representan, ya que pueden ocasionar problemas de salud para las comunidades que se encuentran aguas abajo de las descargas. El tratamiento de las aguas residuales municipales consiste en la eliminación de organismos patógenos, virus, bacterias, materia orgánica , sólidos, nutrientes y eventualmente metales pesado, utilizando para ello sistemas de tratamiento, tales como filtros percoladores, biodiscos, lagunas de estabilización, entre otros; los cuales hacen que las aguas sean descargadas con menor cantidad de contaminantes, permitiendo de esta manera que las mismas se puedan reutilizar. El uso de las aguas residuales constituye un problema y a la vez una oportunidad para los municipios de América Latina y el Caribe, ya que con frecuencia el uso de aguas residuales no tratadas es la única opción con la que cuentan los agricultores. En la Parroquia La Puerta, Municipio Valera, del Estado Trujillo los agricultores están usando para riego de sus cultivos agua del río Momboy, al cual están siendo descargadas las aguas residuales municipales sin ningún tipo de tratamiento, por lo que se hace necesario plantear alternativas para el manejo de las aguas residuales de la Parroquia, cumpliendo con las normas XVII para la descarga de efluentes líquidos; de manera que estas aguas una vez tratadas, puedan ser utilizadas para fertirrigación, puesto que contienen nutrientes que pueden ser aprovechados por los cultivos, disminuyendo en parte el uso de fertilizantes químicos y generando de esta manera un beneficio ambiental. XVIII CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El agua es el compuesto vital para la alimentación, higiene y actividades del ser humano, por eso el hombre debe disponer de agua segura para proteger su salud. Para la OMS, la salud es un “estado de completo bienestar, físico, mental y social y no solamente la ausencia de afecciones o enfermedades”. La contaminación de las aguas ha venido afectando de una u otra manera al hombre y su medio ambiente, precisándose luchar contra ella para recuperar el equilibrio necesario. Para Metcalf & Eddy (1995) el agua se considera contaminada cuando su composición o estado no reúne las condiciones requeridas para los usos a los que se hubiera destinado en su estado natural. El crecimiento de la industrialización, de la urbanización y de la población humana ha venido aumentando los problemas de contaminación, afectando así el suministro de agua potable y el tratamiento de las aguas residuales. La descarga de aguas residuales en cursos naturales de agua, fue la practica más utilizada a mediados del siglo XVIII, por la necesidad de evacuar éstas fuera de los núcleos urbanos, debido a que no se disponía de espacios físicos para construir sistemas de tratamiento individuales como sumideros, zanjas de absorción o zanjas filtrantes entre otros. Según Tchobanoglous (2000), estos métodos se realizaban sin tomar en cuenta la degradación de los recursos a los cuales eran vertidas estas aguas como: ríos, quebradas, lagos; generando problemas de contaminación. Para Cubillos (1980), es importante destacar que la composición de las aguas residuales cambia de un lugar a otro, en función de las condiciones socioeconómicas de la población, el clima y otros factores típicos de cada localidad. 1 La composición de las aguas residuales municipales en la actualidad, no presentan los mismos parámetros que en décadas anteriores, prácticamente todos los municipios en zonas industrializadas deben manejar una combinación de aguas residuales domésticas e industriales; así mismo la composición de las aguas residuales domésticas ha cambiado con la entrada en el mercado de una serie de productos nuevos, ahora accesibles a las familias contemporáneas, tales como detergentes sintéticos, órgano clorados y otros. Así pues, tratar las aguas residuales de una forma óptima requiere modificaciones del enfoque tradicional (Ramalho, 1993) El tratamiento de las aguas residuales es una necesidad evidente de la población actual, debido al peligro que estas representan para la salud y el ambiente, ocasionando problemas micro-ambientales en las zonas que se encuentran aguas abajo de las descargas y macro-ambientales en el gran receptor final de las mismas; este tratamiento consiste en la eliminación de microorganismos patógenos (virus y bacterias), sustancias tóxicas y de retención de sólidos, evitando que lleguen a las corrientes naturales que puedan servir de fuente de abastecimiento a otras comunidades, mitigando el efecto de tal polución para el reestablecimiento de la biota (flora y fauna acuática). Uno de los principales daños causados por esta contaminación a nivel nacional, es el que se presenta en el Lago de Maracaibo, por el alto grado de fertilidad de sus aguas, las cuales presentan crecimiento cíclico de macrofitos (lemna o lenteja marina), resultante del producto de la descarga de aguas residuales de origen doméstico, comercial e industrial, así como también los drenajes de tierras agrícolas que se constituyen en una importante fuente dispersa de contaminación por los agroquímicos presentes. De igual manera, el área circundante del Lago de Valencia está rodeada por complejos industriales y zonas residenciales; aunado a ésto en la mayoría de sus ríos tributarios son descargadas grandes cantidades de 2 sustancias químicas, entre ellas los detergentes sintéticos de origen industrial y doméstico. Con esta situación se ha venido presentando un grave desequilibrio ecológico que ha estado provocando una serie de problemas ambientales. En forma resumida se pueden clasificar las aguas residuales en: las de origen doméstico, las cuales están compuestas principalmente por materia orgánica y sólidos en suspensión, y las de origen industrial proveniente de industrias que dependerán de las actividades que allí se realicen. Las que arrastran fertilizantes y pesticidas son reconocidas como aguas residuales provenientes de la actividad agrícola. La Parroquia La Puerta, del Municipio Valera, del Estado Trujillo no se escapa de esta realidad de contaminación por aguas residuales, ya que, debido al aumento poblacional, se ha ido incrementando el vertido de aguas residuales, tanto domésticas como las provenientes de la actividad agrícola al Río Momboy, sin ningún tipo de tratamiento, aumentando con ello la contaminación de este recurso; sin tomar en cuenta que aguas abajo del centro poblado, el mismo está siendo utilizado para riego de cultivos; lo que a la larga traerá como consecuencia problemas tanto de salud como ambientales. Un antecedente de contaminación fecal, se muestra en un informe del INOS (Instituto Nacional de Obras Sanitarias), según Viscarrendo y Urtado citado por Peña (2000), se realizó un análisis al agua del Río Momboy a la altura de Mendoza; el cual arrojó como resultado una contaminación fecal equivalente a 11.475 organismos Coliformes por cada 100ml. En 1991 de acuerdo a estudios realizados por el ICLAM, FUDECO, MALARIOLOGIA y La ULA, se muestra que estas aguas están contaminadas con un promedio base de setenta mil colonias de Colibacilos. Un examen bacteriológico realizado en noviembre de 1998, arroja la alarmante cifra de 240 mil colonias de 3 Coliformes Totales, lo que hace que sean clasificadas en la práctica como aguas cloacales. Sin embargo en la población de La Puerta, algunos particulares han realizado inversión en infraestructura para el tratamiento de sus efluentes, debido a regulaciones y normativas existentes para tales infraestructuras de servicio; es el caso de empresas dedicadas a la promoción y prestación de servicios turísticos. Sin lugar a dudas, esto minimiza el impacto ocasionado en la zona, dado que no se incrementan las descargas sin tratamiento al Río Momboy. En este contexto de ideas se hace necesario realizar un diagnóstico de la infraestructura sanitaria, relacionada con el sistema de recolección, tratamiento y disposición de aguas residuales, como un mecanismo que permita disminuir o mitigar la alteración producida por las descargas al Río Momboy, ó que las mismas sean aptas para ser reutilizadas como fertiirrigación de los cultivos existentes aguas abajo. En tal sentido se considera necesario realizar un estudio que contemple alternativas para el tratamiento y disposición final de las aguas residuales municipales, en la Parroquia La Puerta, Municipio Valera, Estado Trujillo. 4 OBJETIVO GENERAL: Determinar la alternativa más adecuada para el manejo de las aguas residuales municipales en la Parroquia La Puerta, Municipio Valera, Estado Trujillo OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Inventariar la infraestructura del sistema de abastecimiento, recolección, tratamiento y disposición de aguas residuales existentes en la población de La Puerta, Municipio Valera, Estado Trujillo. Realizar el diagnóstico del sistema previamente inventariado. Formular alternativas promisorias para el tratamiento de las aguas residuales. Evaluar las alternativas formuladas y seleccionar la más apta. Formular el reuso de los efluentes del sistema de tratamiento. 5 JUSTIFICACION Uno de los principales problemas que presenta la parroquia La Puerta, municipio Valera, estado Trujillo, es la degradación de los recursos naturales; siendo uno de los más afectados el río Momboy, debido a que al mismo son descargadas la aguas residuales sin ningún tipo de tratamiento; esto obedece en gran parte a la falta de planes integrales de disposición y manejo de las mismas. El deterioro que se presenta en las vertientes de una cuenca, esta relacionado de manera muy estrecha con la intensidad de los factores o procesos que lo generan, en tal sentido se propone el empleo de alternativas o tecnologías, que mitiguen la contaminación del cauce del río Momboy y que sigan los principios establecidos en las normas de descarga de efluentes; el aprovechamiento del recurso desde el punto de vista ambiental sería beneficioso tanto para la comunidad como para la conservación del mismo; ya que el agua sería descargada con la menor cantidad de contaminantes, también podría ser utilizada aguas abajo de la descarga, por los productores, para riego de sus cultivos, ya que las mismas contienen nutrientes que podrían ser aprovechados por éstos, logrando de esta manera contribuir al mejoramiento de los suelos disminuyendo en parte el uso de fertilizantes químicos. 6 DELIMITACION DEL AREA DE ESTUDIO El desarrollo de esta investigación está enmarcado en la microcuenca del río Momboy, la cual es un afluente de la cuenca del río Motatán, la misma se definió en la Parroquia La Puerta, Municipio Valera, Estado Trujillo; comenzando con la evaluación del sistema en el dique toma, específicamente en la coordenada E=310540, N=1008604; recorriendo las coordenadas descritas en la Tabla Nº 15 y desde la primera boca de visita ubicada en la coordenada E=312307, N=1009509, haciendo el recorrido por las coordenadas indicadas en la Tabla Nº 16; hasta la coordenada E=313318, N=1011010; donde se encuentra la descarga principal del sector Pueblo Nuevo. A partir de este último punto de referencia se delimitó el área de influencia directa propuesta para ser irrigada con el agua residual tratada, la cual se encuentra enmarcada entre las coordenadas E=313895, N=1012120; E=313703, N=1012238; E=313790, N=1012337; E=313720, N=1012405; E=313811, N=1012690; E=313915, N=1012638; E=314191, N=1012961; E=314214, N=1012912; siendo esta un área aproximada de 16,92 has., en un perímetro de 2.253 m., debido a que esta área actualmente según la información suministrada por los agricultores de la zona a través de una encuesta no formal, esta siendo regada con el agua del río sin ningún tipo de tratamiento. 7 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO ANTECEDENTES: En 1994 Ghanem Rivero Ana Victoria y la Universidad de Oriente Núcleo de Anzoátegui, Puerto La Cruz, Venezuela, realizó un proyecto de investigación titulado: Rehabilitación de un sistema de recolección de aguas servidas. En el mismo se estudia la posibilidad de rehabilitación de las tuberías de aguas servidas, el cual consiste básicamente en el revestimiento interno de las tuberías dañadas en un sector de la ciudad de Puerto la Cruz; Sin embargo cuando las tuberías no permiten la utilización de revestimientos debido a que están totalmente destruidas o han llegado al término de su capacidad, se hace necesario la sustitución de las mismas por otras que cumplan con un nuevo periodo de diseño. Márquez A. y Nava J. (2002), y la Escuela de Ingeniería Civil. Universidad de Carabobo, en Venezuela, realizaron el proyecto titulado: “Eliminación de componentes orgánicos en aguas residuales mediante un reactor del tipo biopelícula sumergida aireada”, el mismo se realizó con el fin de disminuir los costos de inversión y operación en los sistemas de tratamiento del agua residual sin afectar la eficiencia del tratamiento, lo que ha generado la necesidad de investigar más acerca de estos sistemas. En esta investigación se utilizaron los datos de funcionamiento de una planta piloto, construida para su estudio a escala de laboratorio, basada en un proceso de Biopelícula Sumergida Aireada (BSA).- Estos datos fueron analizados para examinar las tasas de eliminación de los componentes orgánicos. El proceso mostró altas eficiencias en la eliminación de la DBO (>75%) para un rango de aplicación de cargas hidráulicas (2.5 a 7.5 L/m 2.d). La tasa de remoción orgánica (DBO-DQO) fue influenciada por la carga hidráulica aplicada. La tasa de eliminación orgánica fue superior a 0.91 g 8 DBO/m2.d obtenida para una carga hidráulica de 2.5 L/m 2.d. El modelo para la bio-oxidación de los componentes orgánicos en el proceso de BSA se calculó basado en un análisis estadístico de los datos de la planta piloto. La relación obtenida es útil para analizar el diseño y funcionamiento del proceso BSA y de los distintos procesos de crecimiento adherido. Yabroudi et al (2002), y la Escuela de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia. Maracaibo, Venezuela, en su proyecto “Pulimento de los efluentes de las lagunas de estabilización de la Universidad del Zulia a través de un filtro rocoso”, estudiaron la eficiencia del filtro rocoso como sistema de tratamiento para mejorar la calidad del efluente de las lagunas de estabilización de la Universidad del Zulia, evaluando parámetros físico-químicos y bacteriológicos. Para cumplir este objetivo se evaluó el comportamiento de un lecho rocoso de 0,8 m de altura constituido por piedras tipo granzoncillo con un diámetro promedio de 2,5 cm. Se utilizaron cargas hidráulicas iguales a 0,75 Y 0,50 m 3/m3d durante un período de seis semanas cada una. Daal Parra et al (2008) realizó una investigación titulada: “Alternativas de Reutilización de Aguas Residuales Regeneradas en Sistemas de tratamiento en la Península de Paraguaná”. La misma tuvo como objetivo proponer alternativas de reutilización del agua regenerada por los sistemas de tratamiento de Aguas Residuales Domésticas existentes en la Península de Paraguaná. La investigación inició con la identificación de los Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas existentes en la Península de Paraguaná, se realizaron visitas para describir la situación actual de los Sistemas. Además se determinó la calidad del agua regenerada con la finalidad de proponer las alternativas de reutilización más convenientes, contribuyendo aI ahorro del agua potable y destinando ésta solo para el uso doméstico e Industrial que la requiera. Posteriormente se elaboró una propuesta de mantenimiento y control para cada uno de los sistemas objeto 9 de estudio, a fin de mejorar la calidad del efluente. De acuerdo a los resultados obtenidos en los análisis químicos, el único sistema cuyo efluente cumple con las condiciones mínimas exigidas para el riego y usos urbanos es el sistema integrado de Humedales construidos en el Parque Metropolitano. Resulta indispensable la aplicación de mecanismos de mantenimiento y control para mejorar la calidad del efluente de los Sistemas de Tratamiento de Adícora, Santa Ana y Oasis, y de esta forma, reducir la contaminación y obtener agua apta para su reutilización. 10 BASES TEÓRICAS: Para Heredia, M (2009) el sistema de abastecimiento de agua se define como el conjunto de tuberías, instalaciones y accesorios destinados a conducir las aguas requeridas por una población determinada para satisfacer sus necesidades, desde su lugar de existencia natural o fuente hasta el hogar de los usuarios. El sistema de abastecimiento de agua se clasifica en urbano o rural. Los sistemas de abastecimientos rurales suelen ser sencillos y no cuentan en su mayoría con redes de distribución, sino que utilizan “Piletas Públicas” o llaves para uso común, en muchas oportunidades tienen como fuente las aguas subterráneas captadas mediante una bomba manual o hidráulica. Los sistemas de abastecimiento urbano son sistemas complejos que cuentan con una serie de componentes como los que se citan a continuación: Fuente: es el espacio natural desde el cual se derivan los caudales demandados por la población a ser abastecida. Pueden ser superficiales o subterráneas. Obra de Captación: Es la estructura destinada a facilitar la derivación de los caudales demandados por la población. Línea de aducción o impulsión: Es el tramo de tubería destinado a conducir los caudales desde la obra de captación hasta el depósito regulador o la planta de tratamiento. Planta de Tratamiento: Es el conjunto de estructuras destinadas a dotar el agua de la fuente de la calidad necesaria para el consumo humano, es decir potabilizarla. Depósito Regulador: Es la estructura destinada a almacenar parte de los volúmenes requeridos por la población a fin de garantizar su entrega de manera continua y permanente. Además el depósito regulador tiene como 11 objetivo garantizar las presiones requeridas en los aparatos sanitarios de las viviendas. Línea Matriz: Es el tramo de tubería destinado a conducir el agua desde el depósito regulador o la planta de tratamiento hasta la red de distribución. Red de Distribución: Es el conjunto de tuberías y accesorios destinados a conducir las aguas a todos y cada una de los usuarios a través de las calles. Acometida Domiciliaria: Es el tramo de tubería que conduce las aguas desde la red de distribución hasta el interior de la vivienda. En este tramo de tubería se colocan los contadores o medidores que son equipos destinados a medir la cantidad de agua que utiliza cada usuario y ésta puede ser medida volumétricamente o por el caudal. Según Normas Para La Clasificación y El Control De La Calidad De Los Cuerpos De Agua y Vertidos o Efluentes Líquidos de Venezuela de fecha 11 de Octubre de 1995 (Decreto 883), las aguas servidas se definen como: Aguas utilizadas o residuales provenientes de una comunidad, industria, granja u otro establecimiento, con contenido de materiales disueltos y suspendidos. “Las aguas residuales pueden definirse como las aguas que provienen del sistema de abastecimiento de una población, después de haber sido modificadas por diversos usos en actividades domésticas, industriales y comunitarias, siendo recogidas por la red de alcantarillado que las conducirá hacia un destino apropiado (Mara, 1976)”. En wikipedia, se indica que el término agua negra, más comúnmente utilizado en plural, aguas negras, define un tipo de agua que está contaminada con sustancias fecales y orina, procedentes de desechos orgánicos humanos o animales. Su importancia es tal que requiere sistemas 12 de canalización, tratamiento y desalojo. Su tratamiento nulo o indebido genera graves problemas de contaminación. A las aguas negras también se les llama aguas servidas, aguas residuales, aguas fecales, o aguas cloacales. Son residuales, habiendo sido usada el agua, constituyen un residuo, algo que no sirve para el usuario directo; son negras por el color que habitualmente tienen, y cloacales porque son transportadas mediante cloacas (del latín cloaca, alcantarilla), nombre que se le da habitualmente al colector. Algunos autores hacen una diferencia entre aguas servidas y aguas residuales en el sentido que las primeras solo provendrían del uso doméstico y las segundas corresponderían a la mezcla de aguas domésticas e industriales. En todo caso, están constituidas por todas aquellas aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno. Dentro de los sistemas de recolección más comunes existen los alcantarillados o drenes ramales que componen los esquemas subterráneos de limpieza urbana. Las materias de desecho deben fluir continua y rápidamente al punto de evacuación. El sistema debe ser autolimpiante, autoventilante e hidráulicamente hermético. Generalmente el período de efectividad de los colectores, interceptores y descargas puede ser tan largo como de 50 años debido a la inconveniencia para ampliar o reemplazar las estructuras hidráulicas en las activas calles de las ciudades y poblados. Aún cuando los sistemas de distribución también deben satisfacer requerimientos de capacidad variables, su balance hídrico es menos delicado el agua residual debe autotransportarse. Según Metcalf & Eddy (1995), toda comunidad produce residuos tanto líquidos como sólidos; la parte líquida de los mismos (aguas residuales) es esencialmente el agua de que se desprende la comunidad una vez que han sido contaminadas durante los diferentes usos para los cuales ha sido 13 empleada. Desde el punto de vista de las fuentes de generación, define el agua residual como la combinación de los residuos líquidos, o aguas portadoras de residuos, procedentes tanto de residencias como instituciones públicas, establecimientos industriales y comerciales, a los que pueden agregarse, eventualmente, aguas subterráneas, superficiales y pluviales. Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y locales comerciales e industriales. Esto puede ser tratado dentro del sitio en el cual es generado (por ejemplo: tanques sépticos u otros medios de depuración) o recogido y llevado mediante una red de tuberías y eventualmente bombas a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para colectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descarga están típicamente sujetas a regulaciones y estándares locales, estatales y federales (regulaciones y controles). Recursos industriales de aguas residuales, a menudo requieren procesos de tratamiento especializado (wikipedia). Para Gordon (1987), la composición de las aguas residuales de una comunidad depende de la procedencia que estas tengan: El drenaje doméstico es el agua residual procedente de cocinas, baños, lavabos, sanitarios y lavandería. A las materias minerales orgánicas, originalmente contenidas en el agua suministrada a la comunidad, se agrega un cúmulo de materias fecales, papel, jabón, suciedad, restos de alimentos y otras sustancias. Las aguas residuales industriales varían en su composición de acuerdo con las operaciones de la industria. Algunas son aguas de enjuague relativamente limpias otras se encuentran fuertemente cargadas de materia orgánica o mineral, o con sustancias corrosivas, venenosas, inflamables o explosivas. Las infiltraciones y aportaciones incontroladas son aguas que entran tanto de manera directa como indirecta en la red de alcantarillado. La 14 infiltración hace referencia al agua que penetra en el sistema a través de juntas defectuosas, fracturas, grietas o paredes porosas. Metcalf & Eddy (1995), describen que las aguas residuales se caracterizan por su composición física, química y biológica (ver cuadro Nº 1). 15 Cuadro Nº 1 Características del agua residual según su procedencia Características Propiedades físicas: Procedencia Color Aguas residuales domésticas e industriales, degradación natural de materia orgánica. Olor Agua residual en descomposición, residuos industriales. Sólidos Agua de suministro, aguas residuales domésticas e industriales, erosión del suelo, infiltración y conexiones incontroladas. Temperatura Constituyentes químicos: Aguas residuales domésticas e industriales. Orgánicos: Carbohidratos Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales. Grasas animales, aceites y Aguas residuales domésticas, industriales y grasa comerciales. Pesticidas Residuos agrícolas. Fenoles Vertidos industriales. Proteínas Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales. Contaminantes prioritarios Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales. Agentes tensoactivos Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales. Compuestos volátiles Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales. Otros Degradación natural de materia orgánica. Fuente: Metcalf & Eddy (1995) 16 Inorgánicos: Alcalinidad Aguas residuales domésticas, agua suministro, infiltración de agua subterránea. de Cloruros Aguas residuales domésticas, agua suministro, infiltración de agua subterránea. de Metales pesados Vertidos industriales. Nitrógeno Residuos agrícolas domésticas. pH Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales. Fósforo Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales; aguas de escorrentía. Contaminantes prioritarios Aguas residuales domésticas, industriales y comerciales. Azufre Aguas de suministro; aguas residuales domésticas, comerciales e industriales. y aguas residuales Gases: Sulfuro de hidrógeno Descomposición de residuos domésticos. Metano Descomposición de residuos domésticos. Oxígeno Agua de superficial. suministro; infiltración de Constituyentes biológicos: Animales Cursos de agua y plantas de tratamiento. Plantas Cursos de agua y plantas de tratamiento. Protistas: Eubacterias agua Aguas residuales domésticas, infiltración de agua superficial, plantas de tratamiento. Arqueobacterias Aguas residuales domésticas, infiltración de agua superficial, plantas de tratamiento. Virus Aguas residuales domésticas. Fuente: Metcalf & Eddy (1995) 17 Metcalf & Eddy (1995), también señala que las características físicas del agua residual más importantes son el contenido total de sólidos, este término engloba la materia en suspensión, la materia sedimentable, la materia coloidal y la materia disuelta; también se pueden tomar en cuenta el olor, la temperatura, la densidad, el color y la turbiedad. Los sólidos totales es la materia que se obtiene como residuo después de someter el agua aun proceso de evaporación entre 103 - 105º C Los sólidos sedimentables se definen como aquellos que sedimentan en el fondo de un recipiente de forma cónica (cono de Imhoff) durante un período de 60 minutos. La materia coloidal se obtiene de la filtración de los sólidos totales con una fibra de vidrio de un tamaño aproximado nominal de poro de 1,2 micrómetros. Los sólidos disueltos están compuestos por moléculas orgánicas e inorgánicas e iones en disolución en el agua Normalmente los olores son debidos a los gases liberados durante el proceso de descomposición de la materia orgánica. La temperatura del agua residual suele ser siempre más elevada que la del agua de suministro, debido a la incorporación de agua caliente procedente de las casas y los diferentes usos industriales. El agua residual reciente suele tener un color grisáceo pero al aumentar el tiempo de transporte en las redes de alcantarillado, el color del agua residual cambia gradualmente de gris a gris oscuro, para finalmente adquirir color negro, al llegar a este punto se clasifica como séptica. La medición de la turbiedad se lleva a cabo mediante la comparación entre la intensidad de la luz dispersada en la muestra y la intensidad registrada en una suspensión de referencia en las mismas condiciones. Para Prescott (2004), la secuencia de autodepuración aeróbica que tiene lugar cuando se añade materia orgánica a lagos y ríos puede 18 desarrollarse en condiciones controladas donde se intensifican los procesos naturales. Esto comprende a menudo el uso de grandes balsas donde se controlan rigurosamente la mezcla y el intercambio de gases; la depuración puede realizarse también, mediante la construcción de humedales artificiales, donde cañas y plantas acuáticas naturales y sus microorganismos asociados procesan los nutrientes disueltos. Este tipo de métodos pueden ser eficaces para minimizar la degradación ambiental de recursos de agua valiosos y para destruir agentes patógenos humanos. Típicamente, el tratamiento de aguas residuales es alcanzado por la separación física inicial de sólidos de la corriente de aguas domésticas o industriales, seguido por la conversión progresiva de materia biológica disuelta en una masa biológica sólida usando bacterias adecuadas, generalmente presentes en estas aguas. Una vez que la masa biológica es separada o removida, el agua tratada puede experimentar una desinfección adicional mediante procesos físicos o químicos. Este efluente final puede ser descargado o reintroducidos de vuelta a un cuerpo de agua natural (corriente, río o bahía) u otro ambiente (terreno superficial o subsuelo). Los sólidos biológicos segregados experimentan un tratamiento y neutralización adicional antes de la descarga o reutilización apropiada. En wikipedia se indica que el diagrama de flujo de una planta de tratamiento de aguas residuales es generalmente el mismo en todos los países señalando lo siguiente: Tratamiento físico-químico: esta constituido por las fases de: Remoción de sólidos Remoción de arena Precipitación con o sin ayuda de coagulantes o floculantes Separación y filtración de sólidos El agregado de cloruro férrico ayuda a precipitar en gran parte a la remoción de fósforo y ayuda a precipitar los biosólidos. 19 Tratamiento biológico: formado por: Lechos oxidantes o sistemas aeróbicos Post – precipitación Liberación al medio de efluentes, con o sin desinfección según las normas de cada jurisdicción. Tratamiento químico: Este paso es usualmente combinado con procedimientos para remover sólidos como la filtración. La combinación de ambas técnicas es referida en los Estados Unidos como un tratamiento físico-químico. Eliminación de los fosfatos de las aguas residuales domésticas. El tratamiento de las aguas residuales domésticas incluye la eliminación de los fosfatos. Un método muy simple consiste en precipitar los fosfatos con cal apagada. Los fosfatos pueden estar presentes de muy diversas formas como el ión Hidrógeno fosfato. Eliminación de nitratos de las aguas residuales domésticas y procedentes de la industria. Se basa en dos procesos combinados de nitrificación y desnitrificación que conllevan una producción de fango en forma de biomasa fácilmente decantable. Los procesos de tratamiento también pueden clasificarse en: Tratamiento primario (asentamiento de sólidos) Tratamiento secundario (tratamiento biológico de sólidos flotantes y sedimentados) Tratamiento terciario (pasos adicionales como lagunas, micro filtración o desinfección) El tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí conocido también como tratamiento mecánico. 20 Remoción de sólidos: en el tratamiento mecánico, el afluente es filtrado en cámaras de rejas para eliminar todos los objetos grandes que son depositados en el sistema de alcantarillado, tales como trapos, barras, condones, compresas, tampones, latas, frutas, papel higiénico, etc. Éste es el usado más comúnmente mediante una pantalla rastrillada automatizada mecánicamente. Este tipo de basura se elimina porque esto puede dañar equipos sensibles en la planta de tratamiento de aguas residuales, además los tratamientos biológicos no están diseñados para tratar sólidos. Remoción de arena: ésta etapa (también conocida como escaneo o maceración) típicamente incluye un canal de arena donde la velocidad de las aguas residuales es cuidadosamente controlada para permitir que la arena y las piedras de ésta tomen partículas, pero todavía se mantiene la mayoría del material orgánico con el flujo. La arena y las piedras necesitan ser quitadas a tiempo en el proceso para prevenir daño en las bombas y otros equipos en las etapas restantes del tratamiento. Algunas veces hay baños de arena (clasificador de la arena) seguido por un transportador que transporta la arena a un contenedor para la disposición final. El contenido del colector de arena podría ser alimentado en el incinerador en un procesamiento de planta de fangos, pero en muchos casos la arena es enviada a un terraplén. Investigación y maceración: el líquido libre de abrasivos es pasado a través de pantallas arregladas o rotatorias para remover material flotante y materia grande como trapos; y partículas pequeñas como chícharos y maíz. Los escaneos son colectados y podrán ser regresados a la planta de tratamiento de fangos o podrán ser dispuestos al exterior hacia campos o incineración. En la maceración, los sólidos son cortados en partículas pequeñas a través del uso de cuchillos rotatorios montados en un cilindro revolvente, es utilizado en plantas que pueden procesar esta basura en partículas. Los maceradores son, sin embargo, más caros de mantener y menos confiables que las pantallas físicas. 21 Sedimentación: Muchas plantas tienen una etapa de sedimentación donde el agua residual se pasa a través de grandes tanques circulares o rectangulares. Estos tanques son comúnmente llamados clarificadores primarios o tanques de sedimentación primarios. Los tanques son lo suficientemente grandes, tal que los sólidos fecales pueden asentarse y el material flotante como la grasa y plásticos pueden levantarse hacia la superficie y desnatarse. El propósito principal de la etapa primaria es producir generalmente un líquido homogéneo capaz de ser tratado biológicamente y unos fangos o lodos que puede ser tratado separadamente. Los tanques primarios de estabilización se equipan generalmente con raspadores conducidos mecánicamente que llevan continuamente los fangos recogido hacia una tolva en la base del tanque donde mediante una bomba puede llevar a éste hacia otras etapas del tratamiento. Tratamiento secundario: El tratamiento secundario es designado para substancialmente degradar el contenido biológico de las aguas residuales que se derivan de la basura humana, basura de comida, jabones y detergentes. La mayoría de las plantas municipales e industriales trata el licor de las aguas residuales usando procesos biológicos aeróbicos. Para que sea efectivo el proceso biótico, requiere oxígeno y un substrato en el cual vivir. En todos estos métodos, las bacterias y los protozoarios consumen contaminantes orgánicos solubles biodegradables (por ejemplo: azúcares, grasas, moléculas de carbón orgánico, otros) y unen muchas de las pocas fracciones solubles en partículas de flóculos. Los sistemas de tratamiento secundario son clasificados como película fija o crecimiento suspendido. En los sistemas fijos de película como los filtros de roca, la biomasa crece en el medio y el agua residual pasa a través de él. En el sistema de crecimiento suspendido como fangos activos, la biomasa está bien combinada con las aguas residuales. Típicamente, los sistemas fijos de película requieren superficies más pequeñas que para un sistema suspendido equivalente del 22 crecimiento, sin embargo, los sistemas de crecimiento suspendido son más capaces ante choques en el cargamento biológico y provee cantidades más altas del retiro para la DBO y los sólidos suspendidos que sistemas fijos de película. Filtros de desbaste: los filtros de desbaste son utilizados para tratar particularmente cargas orgánicas fuertes o variables, típicamente industriales, para permitirles ser tratados por procesos de tratamiento secundario. Son filtros típicamente altos, filtros circulares llenados con un filtro abierto sintético en el cual las aguas residuales son aplicadas en una cantidad relativamente alta. El diseño de los filtros permite una alta descarga hidráulica y un alto flujo de aire. En instalaciones más grandes, el aire es forzado a través del medio usando sopladores. El líquido resultante está usualmente con el rango normal para los procesos convencionales de tratamiento. Fangos activos: las plantas de fangos activos usan una variedad de mecanismos y procesos para usar oxígeno disuelto y promover el crecimiento de organismos biológicos que remueven substancialmente materia orgánica. También puede atrapar partículas de material y puede, bajo condiciones ideales, convertir amoniaco en nitrito y nitrato, y en última instancia a gas nitrógeno. Se utiliza la capa filtrante de goteo utilizando plantas más viejas y plantas receptoras de cargas más variables, las camas filtrantes son utilizadas donde el licor de las aguas residuales es rociado en la superficie de una profunda cama compuesta de coke (carbón, piedra caliza o fabricada especialmente de medios plásticos). Tales medios deben tener altas superficies para soportar los biofilms que se forman. El licor es distribuido mediante unos brazos perforados rotativos que irradian de un pivote central. El licor distribuido gotea en la cama y es recogido en drenes en la base. Estos drenes también proporcionan un recurso de aire que se infiltra hacia 23 arriba de la cama, manteniendo un medio aerobio. Las películas biológicas de bacteria, protozoarios y hongos se forman en la superficie media y se comen o reducen los contenidos orgánicos. Este biofilm es alimentado a menudo por insectos y gusanos, los cuales atraen pájaros, los cuales atraen ornitólogos. Placas rotativas y espirales: en algunas plantas pequeñas son usadas placas o espirales de revolvimiento lento que son parcialmente sumergidas en un licor. Se crea un flóculo biótico que proporciona el substrato requerido. Reactor biológico de cama móvil: El reactor biológico de cama móvil (MBBR, por sus siglas en inglés) asume la adición de medios inertes en vasijas de fangos activos existentes para proveer sitios activos para que se adjunte la biomasa. Esta conversión hace como resultante un sistema de crecimiento. Las ventajas de los sistemas de crecimiento adjunto son: 1) Mantener una alta densidad de población de biomasa 2) Incrementar la eficiencia del sistema sin la necesidad de incrementar la concentración del licor mezclado de sólidos (MLSS) 3) Eliminar el costo de operación de la línea de retorno de fangos activos (RAS). Filtros aireados biológicos: Filtros aireados biológicos (BAF) combinan la filtración con reducción biológica de carbono, nitrificación o desnitrificación. BAF incluye usualmente un reactor lleno de medios de un filtro. Los medios están en la suspensión o apoyados por una capa en el pie del filtro. El propósito doble de este medio es soportar altamente la biomasa activa que se une a él y a los sólidos suspendidos del filtro. La reducción del carbón y la conversión del amoniaco ocurre en medio aerobio y alguna vez alcanzado en un sólo reactor mientras la conversión del nitrato ocurre en una manera anóxica. BAF es también operado en flujo alto o flujo bajo dependiendo del diseño especificado por el fabricante. 24 Reactores biológicos de la membrana: MBR es un sistema con una barrera de membrana semipermeable o en conjunto con un proceso de fangos. Esta tecnología garantiza la remoción de todos los contaminantes suspendidos y algunos disueltos. La limitación de los sistemas MBR es directamente proporcional a la eficaz reducción de nutrientes del proceso de fangos activos. El coste de construcción y operación de MBR es usualmente más alto que el de un tratamiento de aguas residuales convencional de esta clase de filtros. Sedimentación secundaria: el paso final de la etapa secundaria del tratamiento es retirar los flóculos biológicos del material de filtro y producir agua tratada con bajos niveles de materia orgánica y materia suspendida. Tratamiento terciario: El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente receptor (mar, río, lago, campo, otros). Más de un proceso terciario del tratamiento puede ser usado en una planta de tratamiento. Si la desinfección se practica siempre en el proceso final, es siempre llamada pulir el efluente. Filtración: La filtración de arena remueve gran parte de los residuos de materia suspendida. El carbón activado sobrante de la filtración remueve las toxinas residuales. Lagunaje: El tratamiento de lagunas proporciona el establecimiento necesario y fomenta la mejora biológica de almacenaje en charcos o lagunas artificiales. Estas lagunas son altamente aerobias y la colonización por los macrofítos nativos, especialmente cañas, se dan a menudo. Los invertebrados de alimentación del filtro pequeño tales como Daphnia y especies de Rotifera asisten grandemente al tratamiento removiendo partículas finas. Remoción de nutrientes: Las aguas residuales pueden contener altos niveles de nutrientes (nitrógeno y fósforo) que en cierta forma pueden 25 ser tóxicos para peces e invertebrados en concentraciones muy bajas (por ejemplo amoníaco) o puede crear condiciones insanas en el ambiente de recepción (por ejemplo: mala hierba o crecimiento de algas). Las malas hierbas y las algas pueden parecer una adición estética, pero las algas pueden producir las toxinas, y su muerte y consumo por las bacterias (decaimiento) pueden agotar el oxígeno en el agua y sofocar los pescados y la otra vida acuática. Cuando se recibe una descarga de los ríos a los lagos o a los mares bajos, los nutrientes agregados pueden causar pérdidas entrópicas severas perdiendo muchos peces sensibles a la limpieza del agua. El retiro del nitrógeno o del fósforo de las aguas residuales se puede alcanzar mediante la precipitación química o biológica. La remoción del nitrógeno se efectúa con la oxidación biológica del nitrógeno del amoníaco a nitrato (nitrificación que implica nitrificar bacterias tales como Nitrobacter y Nitrosomonus), y mediante la reducción el nitrato es convertido al gas del nitrógeno (desnitrificación), que se envía a la atmósfera. Estas conversiones requieren condiciones cuidadosamente controladas para permitir la formación adecuada de comunidades biológicas. Los filtros de arena, las lagunas y las camas de lámina se pueden utilizar para reducir el nitrógeno. Algunas veces, la conversión del amoníaco tóxico a nitrato solamente se refiere como tratamiento terciario. El retiro del fósforo se puede efectuar mediante un proceso llamado retiro biológico realzado del fósforo. Este proceso específicamente bacteriano, acumula organismos, que se enriquecen y acumulan selectivamente grandes cantidades de fósforo dentro de sus células. Cuando la biomasa enriquecida en estas bacterias se separa del agua tratada, los biosólidos bacterianos tienen un alto valor de fertilizante. El retiro del fósforo se puede alcanzar también por la precipitación química con sales de hierro (por ejemplo: cloruro férrico) o de aluminio (por ejemplo: alumbre). El fango 26 químico que resulta es difícil de operar, y el uso de productos químicos en el proceso del tratamiento es costoso. Desinfección: El propósito de la desinfección, en el tratamiento de las aguas residuales, es reducir substancialmente el número de organismos vivos en el agua que se descargará nuevamente dentro del ambiente. La efectividad de la desinfección depende de la calidad del agua que es tratada (por ejemplo: turbiedad, pH, etc.), del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis de desinfectante (concentración y tiempo), y de otras variables ambientales. El agua turbia será tratada con menor éxito puesto que la materia sólida puede blindar organismos, especialmente de la luz ultravioleta o si los tiempos del contacto son bajos. Generalmente, tiempos de contacto cortos, dosis bajas y altos flujos influyen en contra de una desinfección eficaz. Los métodos comunes de desinfección incluyen el ozono, la clorina, o la luz UV. La Cloramina, que se utiliza para el agua potable, no se utiliza en el tratamiento de aguas residuales debido a su persistencia. La luz ultravioleta (UV) se está convirtiendo en el medio más común de la desinfección en el Reino Unido debido a las preocupaciones por los impactos de la clorina en el tratamiento de aguas residuales y en la clorinación orgánica en aguas receptoras. La radiación UV se utiliza para dañar la estructura genética de las bacterias, virus, y otros patógenos, haciéndolos incapaces de la reproducción. Las desventajas dominantes de la desinfección UV son la necesidad del mantenimiento y del reemplazo frecuente de la lámpara y la necesidad de un efluente altamente tratado para asegurarse de que los microorganismos objetivo no están blindados a radiación UV (es decir, cualquier sólido presente en el efluente tratado puede proteger microorganismos contra la luz UV). El ozono O3 es generado pasando el O2 con un potencial de alto voltaje resultando un tercer átomo de oxígeno y que forma O 3. El ozono es muy inestable y reactivo y oxida la mayoría del material orgánico con el cual 27 entra en contacto, de tal manera que destruye muchos microorganismos causantes de enfermedades. El ozono se considera más seguro que la clorina porque, mientras que la clorina tiene que ser almacenada en el sitio (altamente venenosa), el ozono es colocado según lo necesitado. La ozonización también produce menos subproductos de la desinfección que la desinfección con cloro. Una desventaja de la desinfección del ozono es el alto costo del equipo de la generación del ozono y que las habilidades de los operadores deben ser especializadas. Según Tchobanoglous (2000) los métodos y procesos de tratamiento dependen de los constituyentes a remover y del grado de remoción de los mismos, tomando en cuenta los niveles de tratamiento, como se muestra en el Cuadro Nº 2. 28 Cuadro Nº 2 Remoción según el nivel de tratamiento Nivel de tratamiento Descripción Preliminar Remoción de constituyentes del agua residual que puedan causar problemas operacionales o de mantenimiento con los procesos y operaciones de tratamiento, y sistemas auxiliares. Primario Remoción de parte de los sólidos y materia orgánica suspendidos presentes en el agua residual. Primario avanzado Remoción intensiva de sólidos suspendidos y materia orgánica presentes en el agua residual, en general llevada a cabo mediante la adición de insumos químicos o filtración. Secundario Remoción de compuestos orgánicos biodegradables y sólidos suspendidos. La desinfección también se incluye dentro del concepto de tratamiento secundario convencional. Secundario con remoción. Remoción de compuestos orgánicos biodegradables, sólidos suspendidos y nutrientes (nitrógeno y fósforo por separado o en conjunto) Terciario Remoción de sólidos suspendidos residuales, en general por filtración en medio granular. La desinfección hace siempre parte del tratamiento terciario, incluyéndose a menudo en esta definición la remoción de nutrientes. Avanzado Remoción de materiales disueltos o en suspensión que permanecen después del tratamiento biológico convencional. Este nivel se aplica en casos donde se requiere reutilizar el agua tratada o en control de fuentes receptoras. Fuente: Tchobanoglous (2000) Para Metcalf & Eddy (1995), la determinación de la DBO está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica. Los resultados de los ensayos de DBO se emplean para: 1. Determinan la cantidad aproximada de oxígeno que se requerirá para estabilizar biológicamente la materia orgánica presente. 2. Dimensionar las instalaciones de tratamiento de aguas residuales 29 3. Medir la eficacia de algunos procesos de tratamiento 4. Controlar el cumplimiento de las limitaciones a que están sujetos los vertidos El ensayo de la DQO se emplea para medir el contenido de materia orgánica tanto de las aguas naturales como residuales. En el ensayo se emplea un agente químico fuertemente oxidante en medio ácido para la determinación del equivalente de oxígeno de la materia orgánica que puede oxidarse. El dicromato potásico proporciona excelentes resultados en este sentido. El ensayo debe hacerse a elevadas temperaturas. El ensayo de la DQO también se emplea para la medición de la materia orgánica presente en aguas residuales tanto industriales como municipales que contengan compuestos tóxicos para la vida biológica. La DQO de un agua residual suele ser mayor que su correspondiente DBO, siendo esto debido al mayor número de compuestos cuya oxidación tiene lugar por vía química frente a los que se oxidan por vía biológica (Metcalf & Eddy 1995) 30 BASES LEGALES: De la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela publicada en Gaceta Oficial Nº 5.453, de fecha 24 de marzo del 2000 en el capítulo IX de los Derechos Ambientales se toman los artículos siguientes, en los que se hace referencia a la protección y conservación del ambiente: Artículo 127: “es un derecho y un deber de cada generación proteger y mantener el ambiente en beneficio de sí misma y del mundo futuro. Toda persona tiene derecho individual y colectivamente a disfrutar de una vida y de un ambiente seguro, sano y ecológicamente equilibrado. El Estado protegerá el ambiente, la diversidad biológica, los recursos genética, los procesos ecológicos, los parques nacionales y monumentos naturales y demás áreas de especial importancia ecológica…” Artículo 129: “todas las actividades susceptibles de generar daños a los ecosistemas deben ser previamente acompañadas de estudios de impacto ambiental y socio cultural….” De la Ley Penal del Ambiente de Gaceta Oficial Nº 4.358 del 3 de Enero de 1992, de los delitos contra el ambiente en el Capítulo I de la Degradación, Envenenamiento, Contaminación y Demás Acciones o Actividades Capaces de Causar Daños a las Aguas, se considera: Artículo 28. Vertido ilícito: “el que vierta o arroje materiales no biodegradables, sustancias no tratadas, agentes biológicos o bioquímicos, efluentes o aguas residuales no tratadas según las disposiciones técnicas dictadas por el ejecutivo nacional, objetos o desechos de cualquiera naturaleza en los cuerpos de aguas, sus riveras, cauces, cuencas, mantos 31 acuíferos, lagos, lagunas o demás depósitos de agua, incluyendo los sistemas de abastecimiento de aguas, capaces de degradarla, envenenarlas o contaminarlas, será sancionado con prisión de tres meses a un año y multa de trescientos (300) a mil (1.000) días de salario mínimo.” De la Ley de Aguas de la República Bolivariana de Venezuela de de Gaceta oficial extraordinaria Nº 38.595 de fecha 2 de Enero de 2007, en su Capítulo III del Control y Manejo de la Calidad de las Aguas consideramos: Obligaciones de los generadores de efluentes. Artículo 11. Los generadores de efluentes líquidos deben adoptar las medidas necesarias para minimizar la cantidad y mejorar la calidad de sus descargas, conforme a las disposiciones de esta Ley y demás normativa que la desarrolle. A estos efectos, utilizarán: 1. Tecnologías de producción más limpia que reduzcan la generación de efluentes líquidos. 2. Sistemas de tratamiento de sus aguas residuales. Para la selección de estas tecnologías y sistemas se considerarán criterios de eficiencia, las necesidades reales de depuración y los costos asociados a su construcción, operación y mantenimiento 32 De las Normas para la Clasificación y el Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y Vertidos o Efluentes Líquidos, de fecha 11 de Octubre de 1995, podemos tomar en cuenta lo siguiente: CAPITULO II De la Clasificación de las Aguas Artículo 3°: Las aguas se clasifican en: Tipo 1: Aguas destinadas al uso doméstico y al uso industrial que requiera de agua potable, siempre que ésta forme parte de un producto o sub-producto destinado al consumo humano o que entre en contacto con él. Las aguas del tipo 1 se desagregan en los siguientes sub-tipos: Cuadro Nº 3 Aguas sub-tipo 1 Aguas que desde el punto de vista sanitario pueden ser acondicionadas con la sola adición de desinfectantes. Aguas que pueden ser acondicionadas por medio de Sub-Tipo 1B: tratamientos convencionales de coagulación, floculación, sedimentación, filtración y cloración. Sub-Tipo 1A: Sub-Tipo 1C: Aguas que pueden ser acondicionadas por proceso de potabilización no convencional. Tipo 2: Aguas destinadas a usos agropecuarios. Las aguas del Tipo 2 se desagregan en los siguientes sub-tipos: Cuadro Nº 4 Aguas sub-tipo 2 Sub Tipo 2A: Aguas para riego de vegetales destinados al consumo humano. Sub Tipo 2B: Aguas para el riego de cualquier otro tipo de cultivo y para uso pecuario. 33 Tipo 3: Aguas marinas o de medios costeros destinadas a la cría y explotación de moluscos consumidos en crudo. Tipo 4: Aguas destinadas a balnearios, deportes acuáticos, pesca deportiva, comercial y de subsistencia. Las aguas del Tipo 4 se desagregan en los siguientes subtipos: Cuadro Nº 5 Aguas sub-tipo 4 Sub Tipo 4A: Aguas para el contacto humano total. Sub Tipo 4B: Aguas para el contacto humano parcial. Tipo 5: Aguas destinadas para usos industriales que no requieren de agua potable. Tipo 6: Aguas destinadas a la navegación y generación de energía. Tipo 7: Aguas destinadas al transporte, dispersión y desdoblamiento de poluentes sin que se produzca interferencia con el medio ambiente adyacente. Artículo 4°: A los efectos de esta Norma, se establecen los siguientes criterios para la clasificación de las aguas, así como los niveles de calidad exigibles de acuerdo con los usos a que se destinen: 1.Las aguas del Sub-Tipo IA son aquellas cuyas características corresponden con los límites y rangos siguientes: 34 Tabla Nº 1 Características de las aguas del sub-tipo 1A Parámetro Límite o rango máximo Oxígeno disuelto (O.D) mayor de 4,0 mg/1. (*) pH Color real Turbiedad Fluoruros mínimo 6,0 y máximo 8,5 menor de 50, U Pt-Co. menor de 25, UNT. menor de 1,7 mg/l. Organismos coliformes totales promedio mensual menor a 2.000 NMP por cada 100 mI. * Este valor también se podrá expresar como porcentaje de saturación, el cual debe ser mayor de 50%. 2.Las aguas del Sub-Tipo 1B son aquellas cuyas características corresponden con los límites y rangos siguientes: Tabla Nº 2 Características de las aguas del sub-tipo 1B Parámetro Oxígeno disuelto (O.D.) pH Color real Turbiedad Fluoruros Límite o rango máximo mayor de 4,0 mg/1. (*) mínimo 6,0 y máximo 8,5. menor de J 50, U Pt-Co. menor de 250, UNT. menos de 1,7 mg/1. promedio mensual menor a 10.000 NMP por Organismos coliformes totales cada 100 mI. * Este valor también se podrá expresar como porcentaje de saturación, el cual debe ser mayor de 50%. 35 3.Las aguas de los Sub- Tipos 1A y 1 B no deberán exceder, además los siguientes limites: Tabla Nº 3 Límites de las aguas tipo 1 Elementos compuestos Aceites minerales Aluminio Arsénico total Bario total Cadmio total Cianuro total Cloruros Cobre total Cromo total Detergentes Dispersantes Dureza, expresada como CaC03 Extracto de carbono a! cloroformo Fenoles Hierro total Manganeso total Mercurio total Nitritos + Nitratos (N) Plata total Plomo total Selenio Sodio Sólidos disueltos totales Sulfatos Zinc Biocidas Organofosforados y Carbamatos Organoclorados Radiactividad Actividad α Actividad β Límites 0,3 mg/l 0,2mg/ 0,05 mg/l LOmgll 0,01 mg/l 0,1 mg/l 600 mg/l 1,0 mg/l 0,05 mg!1 1,0 mg/l 1,0 mg/l 500 mg/l 0,15 mg/l 0,002 mg/l 1,0 mgll 0,1 mgll 0,01 mg/l 10,0 mg/l 0,05 mg/l 0,05 mg/l 0,01 mg/I 200 mg/I 1500mg/l 400 mg/I 5,Omg/l 0,1 mg/l 0,2 mg/l máximo 0,1 Becquerelio por litro (Bq/I) máximo 1,0 Becquerelio por litro (Bq/l) 36 4. Las aguas del Sub-Tipo 1 e son aquellas en las cuales el pH debe estar comprendido entre 3,8 y 10,5. 5.Las aguas del Sub-Tipo 2A son aquellas cuyas características corresponden con los límites y rangos siguientes: Tabla Nº 4 Características de las aguas del sub-tipo 2A Parámetro Límite o rango máximo Organismos coliformes totales promedio mensual menor a 1.000 NMP por cada 100 ml. Organismos coliformes fecales Menor a 100 NMP por cada 100 mI. 6.Las aguas del Sub-Tipos 2B son aquellas cuyas características corresponden con los límites y rangos siguientes: Tabla Nº 5 Características de las aguas del sub-tipo 2B Parámetro Organismos coliformes totales Organismos coliformes fecales Límite o rango máximo promedio mensual menor a 5.000 NMP por cada 100 ml, menor a 1.000 NMP por cada 100 ml. 37 7.Las aguas de los Sub-Tipos 2A y 2B no deberán exceder, además, los siguientes límites: Tabla Nº 6 Límites de las aguas tipo 2 Elementos compuestos Aluminio Arsénico Bario Boro Cadmio Cianuro Cobre Cromo Total Hierro Total Litio Manganeso Total Mercurio Molibdeno Níquel Plata Plomo Selenio Sólidos disueltos totales Sólidos flotantes Vanadio Zinc Biocidas Organofosforados y carbamatos Organoclorados Límites 1,0 mg/l 0,05 mg/l 1,0 mg/l 0,75 mg/l 0,005 mg/l 0,2 mg/l 0,20 mg/l 0,05 mgl/l 1,0 mg/l 5,0 mg/l 0,5 mg/l 0,01 mg/l 0,005 mg/l 0,5 mg/l 0,05 mg/l 0,05 mg/l 0,01 mg/l 3000 mg/l Ausentes 10,0mg/l 5,0 rng/l 0,1 mg/l 0,2 mg/l Radiactividad máximo 0,1 Becquerelio por litro (Bq/l) máximo 1,0 Becquerelio por litro (Bq/l) Actividad α Actividad β 38 8.Las aguas del Sub-Tipo 4A son aquellas cuyas características corresponden con límites y rangos siguientes: Tabla Nº 7 Características de las aguas del sub-tipo 4A Parámetro Organismos coliformes totales Organismos coliformes fecales Moluscos infectados con S. Mansoni Límite o rango máximo a) menor a 1.000 NMP por cada 100 mI en el 90% de una serie de muestras consecutivas. b) menor a 5.000 NMP en el 10% restante. a) menor a 200 NMP por cada 100 ml en el 90% de una serie de muestras consecutivas. b) menor a 400 NMP en el 10% restante. Ausentes. 10.Las aguas del Sub-Tipo 4B son aquellas cuyas características corresponden con los límites y rangos siguientes: Tabla Nº 8 Características de las aguas del sub-tipo 4B Parámetro Organismos coliformes totales Límite o rango máximo a) menor a 5.000 NMP por cada 100 mI en el 80% de una serie de muestras consecutivas. b) menor a 10.000 NMP en el 20% restante. Organismos coliformes fecales menor a 1.000 NMP por cada 100 m l en la totalidad de las muestras. Moluscos infectados con S. Mansoni Ausentes. 39 11. Las aguas del Tipo 4 deberán cumplir, además, con las siguientes condiciones: Tabla Nº 9 Límites de las aguas tipo 4 Parámetro Oxígeno disuelto (OD) PH Aceites minerales Detergentes Límite o rango máximo mayor de 5,0 mg/l (*) mínimo 6,5 y máximo 8,5. 0,3 mg/l. menor de 1 mg/l. desviación menor de 33% de la condición natural Sólidos disueltos Residuos de petróleo, sólidos sedimentables y flotantes Ausentes Metales y otras sustancias tóxicas no detectable (**) Fenoles y sus derivados 0,002 mg/I Biocidas Organofosforados y Carbamatos 0,1 mg/I Organoclorados 0,2mg/l Radiactividad Actividad α máximo 0,1 Becquerelio por litro (Bq/l). Actividad β máximo 1,0 Becquerelio por litro (Bq/1). '* Este valor también se podrá expresar como porcentaje de saturación, el cual debe ser mayor de 60%. ** Según los métodos aprobados por el Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables. Artículo 5°: El Ejecutivo Nacional mediante Decreto establecerá la clasificación correspondiente a cada cuerpo de agua o sectores de éstos. En los respectivos Decretos podrán establecerse normas específicas sobre vertidos, de acuerdo con las especiales condiciones del cuerpo de agua objeto de la clasificación. Parágrafo Único: El Ejecutivo Nacional podrá establecer un orden de prioridades para la clasificación de los cuerpos de agua, de acuerdo con la 40 intensidad del grado de intervención o degradación de sus aguas. Los cuerpos de agua que no hayan sido objeto de clasificación se regirán por las disposiciones generales establecidas en este Decreto. Artículo 6°: El Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables podrá diseñar planes maestros de control y manejo de la calidad de aguas específicos para cada cuenca hidrográfica en el territorio nacional, a los fines de mejorar la calidad de un determinado cuerpo de agua o de tramos de éstos. Parágrafo Único: Los Planes deberán formularse con base a las variables siguientes: a)Relaciones causa - efecto entre fuentes contaminantes y problemas de calidad de aguas. b)Alternativas para el control de los efluentes existentes y futuros. c)Condiciones en que se permitirán los vertidos de efluentes, presentes y futuros, incluyendo los límites de descargas másicas permisibles para cada fuente contaminante. d)Normas complementarias que se estimen necesarias para el control y manejo de la calidad de las aguas. CAPITULO III Del Control de los Vertidos Líquidos SECCION III De las Descargas a Cuerpos de Agua Artículo 10: A los efectos de este Decreto se establecen los siguientes rangos y límites máximos de calidad de vertidos líquidos que sean o vayan a 41 ser descargados, en forma directa o indirecta, a ríos, estuarios, lagos y embalses (Tabla Nº 10) : Tabla Nº 10 Límites y rangos de las descargas a cuerpos de agua Parámetros Físico-Químicos Aceites minerales e hidrocarburos Aceites y grasas vegetales y animales Alkil Mercurio Aldehidos Aluminio Total Arsénico Total Bario Total Boro Cadmio Total Cianuro Total Cloruros Cobalto total Cobre total Color real Cromo total Demanda Bioquímica de oxígeno (DBO 5,20) Demanda Química de Oxígeno Detergentes Dispersantes Espuma Estaño Fenoles Fluoruros Fósforo total (expresado como fósforo) Hierro total Manganeso total Mercurio total Nitrógeno total (expresado como nitrógeno) Nitritos + nitratos (expresado como nitrógeno) pH Plata total Plomo total Selenio Sólidos Flotantes Sólidos suspendidos Sólidos sedimentables Sulfatos Sulfitos Sulfuros Zinc BIOCIDAS Órgano fosforados y carbamatos Órgano clorados Límites máximos o rangos 20 mg/l 20 mg/l No detectable (*) 2,0 mg/l 5,0 mg/l 5,0 mg/l 5,0 mg/l 5,0 mg/l 0,2 mg/l 0,2 mg/l 1000 mg/l 0,5 mg/l 1,0 mg/l 500 unidades de Pt-Co 2,0 mg/l 60 mg/l 350 mg/l 2,0 mg/l 2,0 mg/l Ausente 5,0 mg/l 0,5 mg/l 5,0 mg/l 10 mg/l 10 mg/l 2,0 mg/l 0,01 mg/l 40 mg/l 10 mg/l 6-9 mg/l 0,1 mg/l 0,5 mg/l 0,05 mg/l Ausente 80 mg/l 1,0 mg/l 1000 mg/l 2,0 mg/l 0,5 mg/l 5,0 mg/l 0,25 mg/l 0,05 mg/l * Según los métodos aprobados por el Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables. 42 Parámetros Biológicos Número más probable de organismos coliformes totales no mayores de 1.000 por cada 100 ml, en el 90% de una serie de muestras consecutivas y en ningún caso será superior a 5.000 por cada 100 ml. Parágrafo Primero: En ríos la variación de la temperatura media de una sección fluvial en la zona de mezcla, comparada con otras aguas arriba de la descarga del vertido líquido, no superará los 3ºC. En lagos y embalses la diferencia de temperatura del vertido con respecto al cuerpo de agua receptor no superará los 3ºC. Artículo 11: El Ejecutivo Nacional mediante Decreto podrá establecer límites diferentes para los vertidos a determinados cuerpos de agua, en función de sus características específicas. Igualmente podrá fijar el caudal de diseño de control para cada curso de agua receptor y condiciones especiales para determinadas épocas del año, conforme a la variación de las condiciones de caudal por cada período estacional, y límites de efluentes para determinados sectores industriales en los parámetros que les son relevantes, sujetos a las restricciones adicionales que imponga la capacidad de asimilación del cuerpo de agua receptor. SECCION V De la Descarga a Redes Cloacales Artículo 15: Los parámetros de calidad de los vertidos líquidos que sean o vayan a ser descargados a redes cloacales no deberán ser mayores de los rangos y límites permisibles establecidos en la Tabla Nº 11: 43 Tabla Nº 11 Límites y rangos de las descargas a redes cloacales Parámetros Físico-Químicos Límites máximos o rangos Aceites minerales e hidrocarburos 20 mg/l Aceites y grasa vegetales y animales 150 mg/l Alkil Mercurio No detectable (*) Aluminio total 5,0 mg/l Arsénico total 0,5 mg/l Bario Total 5,0 mg/l Cadmio total 0,2 mg/l Cianuro total 0,2 mg/l Cobalto total 0,5 mg/l Cobre total 1,0 mg/l Cromo total 2,0 mg/l Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO 5,20) 350 mg/l Demanda Química de Oxígeno 900 mg/l Detergentes 8,0 mg/l Dispersantes 8,0 mg/l Fenoles 0,5 mg/l Fósforo total (expresado como fósforo) 10 mg/l Hierro total 25 mg/l Manganeso total 10 mg/l Mercurio total 0,01 mg/l Níquel total 2,0 mg/l Nitrógeno total (expresado como nitrógeno) 40 mg/l pH 6-9 Plata total 0,1 mg/l Plomo total 0,5 mg/l Selenio 0,2 mg/l Sólidos flotantes Ausentes Sólidos suspendidos 400 mg/l Sólidos totales 1600 mg/l Sulfatos 400 mg/l Sulfuros 2,0 mg/l Temperatura 40ºC Vanadio 5,0 mg/l Zinc 10 mg/l Biocidas Órgano fosforados y Carbamatos 0,25 mg/l Órgano clorados 0,05 mg/l Radiactividad Actividad α Máximo 0,1 Bq/l Actividad β Máximo 1,0 Bq/l *Según los métodos aprobados por el Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables. 44 SECCION VI De las descargas o infiltración en el subsuelo Artículo 16: Se prohíbe la descarga, infiltración o inyección en el suelo o en el subsuelo de vertidos líquidos tratados o no, cuyo contenido de sustancias pertenecientes al Grupo I, especificadas en el artículo 9, superen los límites establecidos en el artículo 10 de este Decreto. Artículo 17: Se exceptúa de lo dispuesto en el artículo anterior a las actividades de inyección asociadas a la exploración y explotación de hidrocarburos en acuíferos no aprovechables y yacimientos petrolíferos, en los siguientes casos: A.- En acuíferos no aprovechables: se permitirá, previo análisis técnico, económico y ambiental de alternativas, cuando se trate de: — Lodos de perforación en base a agua y aceite en etapas de exploración. — Lodos de perforación en base a agua en etapas de desarrollo y explotación. — Lodos de perforación en base a agua y aceite, aguas de formación y aguas efluentes de procesos de producción de crudos, en acuíferos lenticulares, previa determinación de su condición como tal, en etapas de desarrollo y producción. La inyección se efectuará cumpliendo las siguientes condiciones. A.1. Profundidad mayor de 200 m por debajo de la base del acuífero aprovechable más profundo, con una capa impermeable de separación con un espesor de por lo menos 30 metros a una capa semipermeable de por lo menos 200 m. 45 A.2. Acuíferos receptores con barreras impermeables supra e infra-yacentes de espesor no menor de 2 m cada una, construidas con material arcilloso, lutítico o equivalente, que impidan el movimiento vertical del fluido inyectado. A.3. Condiciones petrofísicas (permeabilidad, porosidad y cantidad de arcilla) y de espesor y desarrollo lateral de la capa de almacén que garanticen la inyección sin exceder la presión de fractura de las barreras impermeables ni limiten la capacidad de almacenamiento del volumen de lodo planificado para la inyección. A tales efectos, se deberá cumplir con las siguientes condiciones mínimas: a) Permeabilidad: mayor de 50 milidarcy. b) Cantidad de arcilla: menor de 15%. c) Porosidad: mayor de 12%. d) Espesor de la capa almacén: mayor a 3 metros. A.4. Sellos de cemento entre el revestimiento y la formación que eviten la migración del fluido inyectado hacia el acuífero aprovechable más profundo. A tales efectos, se deberá cumplir con las siguientes especificaciones: a) Longitud mínima de 30 m para el sello supra yacente del acuífero receptor. b) Longitud mínima de 200 mg para el sello de la base del acuífero aprovechable más profundo. B. En yacimientos petrolíferos y acuíferos asociados: cuando se trate de aguas de formación, aguas efluentes de procesos de producción de crudos, lodos de perforación, hidrocarburos o desechos de hidrocarburos. Las condiciones para la inyección se fijarán de acuerdo a las características de cada yacimiento. 46 Parágrafo Único: El Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables podrá ordenar la perforación de pozos a nivel de acuíferos aprovechables, como medida de monitoreo y control para operaciones permanentes de inyección. Asimismo, podrá exigir el uso de técnicas como registros eléctricos, de flujo, de presión y de temperatura, pruebas de cementación y de cualquier otro mecanismo que permita el seguimiento y control del avance del fluido inyectado en el acuífero o yacimiento receptor. Artículo 18: Las actividades de inyección establecidas en este Capítulo quedan sujetas a la autorización previa del Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables: A tales efectos los interesados presentarán ante el señalado Ministerio una solicitud acompañada de los siguientes recaudos: A.- Para las actividades señaladas en el artículo 16. 1. Identificación del solicitante. 2. Justificación de la solicitud. 3. Balance hídrico del área a afectar. 4. Estudios sobre requerimientos hídricos y de nutrientes de la vegetación presente en el área o posibles cultivos a desarrollarse. 5. Estudios de suelos a ser afectados (permeabilidad, porosidad y capacidad de intercambio iónico). 6. Nivel freático. 7. Características de las aguas a ser descargadas (cantidad y calidad fisicoquímica y bacteriológica). 8. Calidad de las aguas de los acuíferos susceptibles de ser contaminados. B.- Para las actividades señaladas en el artículo 17. 1. Identificación del solicitante. 47 2. Justificación de la solicitud. 3. Cantidad, calidad y variaciones que presenta el fluido a inyectar. 4. Características hidrogeológicas del estrato receptor (permeabilidad, cantidad de arcilla, porosidad y espesor de la capa almacén). 5. Características del acuífero receptor, indicando localización, calidad de agua y usos presentes y futuros. 6. Características estructurales, confinamiento y riesgo sísmico. 7. Prueba de cementación del pozo y registros que indiquen la calidad de la cementación. 8. Sistema de inyección del pozo. Capacidad de inyección, carga potenciométrica, presiones de inyección, frecuencia del proceso. 9. Programa de emergencia para ser aplicado al proceso, que incluya medidas de saneamiento. 10. Presión de fractura de barreras impermeables. 48 Cuadro Nº 6 Parámetros de calidad microbiológica recomendados para la utilización de aguas residuales en agricultura (OMS 1989) Categoría Reutilización aplicada a Nemátodos intestinales* (Media aritmética del número de huevos viables por litro**). Grupos expuestos A Riego de cultivos de productos que se consumen probablemente Trabajadores, sin cocinar, de consumidores campos de y público. deportes y de parques públicos. B Riego de cultivos de cereales y especies Trabajadores industriales, forrajes, pastos y árboles****. C Riego localizados de cultivos de categoría B cuando no hay exposición de público y trabajadores. Ninguno. Coliformes fecales (Media geométrica del número de coliformes por 100 ml**). Tratamiento de aguas residuales (Para alcanzar la calidad microbiológica requerida) =<1 1000*** Una serie de estanques de estabilización para alcanzar la calidad microbiológica indicada o tratamiento equivalente. =<1 Retención en estanques de estabilización Sin estándares durante 8-10 días recomendados. o eliminación equivalente de helmintos y coliformes fecales. No aplicable. No aplicable. Pre-tratamiento como lo exija la tecnología de riego pero nunca menor que una sedimentación primaria. *Ascaris, Trichuris y Anquilostomas. **Durante el periodo de riego. *** Cuando los productos comestibles se consumen siempre cocinados, esta recomendación puede ser menos estricta. ****En el caso de árboles frutales, el riego debe interrumpirse dos semanas antes de la recogida del fruto y no debe recogerse ningún fruto del suelo. No debe utilizarse riego por aspersión. Nota: En determinados casos deben tenerse en cuenta la epidemiología local y los factores ambientales y socioculturales, para modificar las directrices conforme a estos (Fuente: Manga J., Logriera N. y Serralt J., 2001) 49 La FAO publicó en 1999 la guía sugerida para aguas tratadas en el reuso agrícola y sus requerimientos de tratamiento (Tabla Nº 7) Cuadro Nº 7 Requerimientos para el reuso de aguas tratadas según la FAO Tipos de reuso agrícola Calidad del agua residual Opción de tratamiento Reuso agrícola en cultivos que se pH 6,5 - 8,4. consumen y no se procesan DBO<10 mg/L. Secundario comercialmente. <2 UNT. Filtración <14 NMP coli fecal/100 mL*. Desinfección. <1 huevos/L (nemátodos intestinales). Reuso agrícola en cultivos que se pH 6,5 - 8,4. consumen y se procesan <30 mg/L DBO. Secundario comercialmente. <30 mg/L SS. Desinfección. <200 NMP coli fecal/100 mL. Reuso agrícola en cultivos que no pH 6,5 - 8,4. se consumen. <30 mg/L DBO. Secundario <30 mg/L SS. Desinfección. <200 NMP coli fecal/100 mL. Fuente: FAO 1999 modificada. Citado por SILVA J., TORRES P., MADERA C. (2008) DBO: demanda bioquímica de oxígeno; SS: sólidos suspendidos; UNT: unidades nefeomércas de turbidez; NMP: numero más probable. *Coliformes fecales NMP/100mL: media geométrica de más de 10 ninguna muestra debe ser mayor de 200 NMP/100mL 50 muestras por mes; CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO Tipo de investigación: Según Hurtado, B (2006) “la investigación proyectiva intenta proponer soluciones a una situación determinada a partir de un proceso previo de indagación. Implica explorar, describir, explicar y proponer alternativas de cambio, mas no necesariamente ejecutar la propuesta”. Esta investigación es de tipo proyectiva ya que se estudian los aspectos generales, describe los sistemas tanto de abastecimiento como de recolección de aguas, a partir de allí se analizan las posibles alternativas y se plantea la más favorable a la situación. Diseño de la investigación: De acuerdo con Balestrini (2002) los diseños de investigación de campo no experimentales son aquellos “donde se observan los hechos estudiados tal como se manifiestan en su ambiente natural, y en este sentido, no se manipulan de manera intencional las variables”, a su vez éstos se clasifican en transeccionales descriptivos que son los que “tienen el propósito de indagar la incidencia y los valores como se manifiesta una o más variables estudiadas en una determinada situación”. Para esta investigación se tomaron los datos en el área de estudio en su estado natural, sin modificar ninguna de sus características, se hizo la descripción de los sistemas y las alternativas estudiadas para el tratamiento de las aguas residuales. 51 Descripción del marco metodológico: Revisión Bibliográfica: Se hizo una revisión de material bibliográfico para llevar a cabo el desarrollo de la investigación, tales como libros encontrados en la biblioteca del Núcleo Universitario Rafael Rangel de La Universidad de Los Andes (NURR-ULA), consulta a tesis de maestría sobre desarrollo regional del área de estudio; así como también sobre la cuenca del río Momboy Visita a Organismos Oficiales: Se realizaron visitas a diferentes organismos públicos del Estado, como al Ministerio del Ambiente, donde facilitaron información sobre los aspectos climáticos de la zona, así como CORPOANDES donde aportaron información sobre la zona, Instituto Nacional de Estadísticas (INE) y Consejos Comunales de la Parroquia, en el cual se encontró información sobre la parte estadística, Alcaldía del Municipio Valera donde facilitaron los planos de la Parroquia La Puerta, Malariología donde se obtuvo los planos de la red de aguas servidas, Consejos Comunales quienes suministraron información socio-económica del área de estudio. Entrevistas: Estas se realizaron a través de encuestas no formales a los habitantes de la comunidad, en las cuales se pudo conocer donde están ubicadas las descargas que no están conectadas a la red principal de las aguas residuales; así como también se le realizaron a los agricultores de la zona ubicada aguas abajo, con el propósito de saber si están utilizando agua del río para el riego de sus cultivos. 52 Revisión de Material Cartográfico: Se revisó material cartográfico facilitado tanto por Profesores como por los Laboratorios del NURR-ULA, el cual nos permitió georeferenciar el área de estudio. Diagnóstico general del área de estudio: Aspectos socio-culturales de la población: En esta parte se buscó información sobre una serie de factores, tales como número de habitantes de la parroquia, número de familias y habitantes existentes en la zona objeto de estudio, número de planteles e instituciones públicas y privadas existentes en la zona y número de centros asistenciales. Aspectos físicos naturales de la Parroquia La Puerta: Estos se obtuvieron a través de la información suministrada por los diferentes organismos públicos (CORPOANDES, Ministerio del Ambiente) y la encontrada en los trabajos de investigación elaborados en la microcuenca del río Momboy. Diagnóstico del sistema de recolección tratamiento y disposición de las aguas residuales: Descripción del sistema de abastecimiento: Se hizo un recorrido desde el dique toma hasta los tanques de almacenamiento, donde se tomaron coordenadas con GPS en los cambios de pendiente y en los diferentes elementos que conforman el sistema, luego esos se digitalizaron en Topocal y Autocad para elaborar el plano correspondiente. Descripción del sistema de recolección y disposición: Se realizó un levantamiento del sistema de alcantarillado con GPS, apoyándonos en el plano facilitado por Malariología y haciendo un recorrido por el río 53 para conocer las zonas donde hay puntos de descarga que no se encuentran puntualizados en el plano, luego se digitalizaron en Topocal y Autocad para generar el plano correspondiente. Caracterización del agua residual: Se elaboró un muestreo compuesto en la descarga ubicada en el Sector La Y, se utilizaron envases de 1lts para cada muestra, se le tomó nota de la hora y la temperatura, luego se refrigeraron, seguidamente se conformó una sola muestra compuesta, la cual se dividió, se refrigeró y posteriormente se llevó una parte al Laboratorio de Química Ambiental (LAQUIAM) de la Universidad de Los Andes, Núcleo Trujillo, para realizarle el análisis físico-químico y la otra parte al Laboratorio Trujillo C.A; para realizarle el análisis bacteriológico y uno físico-químico que no se realizó en LAQUIAM. Los resultados se encuentran el Apéndice A. Formulación de alternativas para el manejo de las aguas residuales: con los resultados obtenidos en los análisis y basados en las normas de descarga de efluentes (Decreto 883), al igual que las características de la zona y calculando el caudal de diseño, haciendo la sumatoria de los caudales generados por la población, conjuntamente con los caudales institucionales y comerciales, los cuales se calcularon tomando como base la cantidad de pobladores (según datos del Censo del 2008 realizado por los Consejos Comunales), así como la información recopilada mediante visitas a los comercios, instituciones y algunos datos suministrados por la Corporación Trujillana de Turismo, se identificaron las diferentes tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales. Análisis de alternativas: Una vez descritas las alternativas y mediante la formulación de una matriz multicriterio, la cual se definió tomando en 54 cuenta criterios tales como: población (número de habitantes), tipo de población, eficiencia de remoción DBO, eficiencia de remoción de coliformes fecales, área requerida, equipos necesarios, requerimientos de energía, características operacionales, costos de mantenimiento y frecuencia de mantenimiento. El proceso de análisis se desarrolló en dos niveles estructurados de la siguiente manera: Primer nivel: Este se relaciona con las restricciones impuestas por la caracterización y cuantificación del líquido residual y el cuerpo receptor; que vienen dados por: - Caracterización del agua residual que va a ser tratada en cuanto a cantidad y calidad. - Determinación de los estándares de calidad de acuerdo al uso considerado. Segundo nivel: Este nivel involucra la selección del tren de tratamiento en la secuencia que pueden ser implementadas, tomando en cuenta lo siguiente. - Tamaño de la comunidad y densidad de la población. - Localización geográfica. - Climatología. - Costo de la energía. 55 En el Cuadro Nº 8 se hace un resumen de los aspectos considerados en cada nivel. Cuadro Nº 8 Factores considerados para la selección de las alternativas FACTORES VARIABLES Demográficos y socioculturales. Tamaño población, nivel educativo, cobertura y cantidad agua potable, existencia y tipo de alcantarillado. Características del agua residual. Origen, composición y caudal. Climáticos. Temperatura, precipitación y vientos. Características del terreno. Topografía, permeabilidad y nivel freático. Capacidad y disponibilidad a pagar. Capacidad de pago, tarifa y disponibilidad a pagar. Costos. Costos de: inversión, operación y mantenimiento, terreno, recuperación de recursos. Objetivos del tratamiento. Cumplir normas de efluentes y reuso. Disponibilidad de recursos. Energía, mano de obra, equipos y materiales. Aspectos tecnológicos. Impacto ambiental, disponibilidad terreno, generación subproductos, facilidad de operar y mantener. (Extraído del curso de tratamiento de aguas residuales municipales, CIDIAT mayo 2010) Selección de alternativas: con los resultados obtenidos en la matriz, en orden de aptitud, se seleccionó la alternativa más favorable y se planteó la 56 ingeniería conceptual de la misma para el manejo de las aguas residuales municipales en la Parroquia La Puerta, Municipio Valera, Estado Trujillo. Determinación del área a ser irrigada: a partir de la selección realizada, tomando en consideración las normas para la clasificación y el control de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes líquidos, se propuso una posible área a ser irrigada con el agua residual tratada, tomando en consideración la entrevista realizada a los productores de la zona. Este proceso metodológico se resume en la Figura Nº 1 57 DIAGRAMA DEL MARCO METODOLÓGICO Revisión bibliográfica. Aspectos socio-culturales de la población. Visitas a Organismos. Aspectos físicos de la Parroquia La Puerta. Entrevistas. Rev. Mat. Cartográfico. Inventario. Diagnóstico general del área de estudio. Caracterización de las aguas residuales. Diagnóstico del sistema de recolección, tratamiento y disposición. Identificación y descripción de alternativas para el manejo de las aguas residuales. Análisis de alternativas. Selección de la alternativa más prominente. Determinación del área a ser irrigada. Figura Nº 1 Conclusiones58 y recomendaciones. 59 CAPÍTULO IV DIAGNÓSTICO GENERAL DEL ÁREA DE ESTUDIO Reseña histórica de La Puerta: Según estudio técnico sobre la creación del municipio La puerta (2003), La Puerta fue fundada el 9 de agosto de 1.620. En su fundación se le dio el nombre de San Pablo del Momboy, habitado por indígenas Cuicas y Timotes. Según historiadores trujillanos, el nombre de San Pablo del Momboy fue sustituido por el de La Puerta, por el hecho de que hasta el año 1.777, el territorio que hoy conocemos como Estado Mérida perteneció al Virreinato de Santa Fe de Bogotá, mientras que Trujillo era de la jurisdicción de la Gobernación de Venezuela. La frontera entre Mérida y Trujillo, actualmente, es la misma que en el pasado dividió los territorios de Colombia y Venezuela. Valera era para entonces una ciudad fronteriza y la población de San Pablo del Momboy, constituía la entrada desde el Virreinato de Santa Fe de Bogotá a la provincia de Venezuela. Esto explica como el pueblo perdió su nombre original y adoptó el que ahora posee, siendo la puerta de entrada desde los altos páramos a la tierra llana. La historia de La Puerta es muy rica en sus manifestaciones sociales, en ninguna otra población fueron tan hermosas las festividades de la navidad, con sus pesebres, las paraduras, el robo, la búsqueda y encuentro del niño Jesús. Las fiestas patronales dedicadas a San Pablo y a la Virgen de la Paz, las fiestas de San Isidro Labrador y San Benito de Palermo, que revelan la devoción cristiana de sus habitantes. La Puerta goza de buen clima y bellezas naturales que la convierten en un pueblo de atracción turística. 59 Aspectos socio culturales de la Parroquia La Puerta Electricidad: El suministro de la misma es a través de la sub-estación Momboy, la cual esta ubicada en la Parroquia La Puerta. Esta red eléctrica cubre en su totalidad el centro poblado La Puerta y los sectores El Molino, La Maraquita, El Pozo, San Pedro, San Martín y Quebrada Seca. Para los lugares mencionados anteriormente el servicio eléctrico es estable, mientras que en otros sectores rurales como La Lagunita el servicio presenta deficiencias. Vialidad: La sub-cuenca del Río Momboy se conecta con las poblaciones de Valera, Trujillo y Motatán a través de la troncal Nº 07, así mismo tiene accesibilidad hacia los Estados Lara y Mérida, conectándose por medio de ellos con otros estados del país. La vía Valera a La Puerta se encuentra totalmente pavimentada y tiene una longitud de de 25 Km. aproximadamente. Los sectores que van desde La Flecha hasta La Lagunita comparten una misma vía de asfalto; en cuanto a los sectores de más reciente establecimiento como Villas del Rosario, La Maraquita y los sectores de actividad agrícola, las vías de acceso son de tierra en buenas condiciones. Desechos sólidos: El servicio de aseo urbano es prestado por la Alcaldía de Valera, la cual comprende las actividades de recolección, transporte y disposición final de los desechos. Agua potable: El agua es suministrada a través de un acueducto que tiene su toma en la quebrada “La Maraquita”, su captación es por medio de un dique toma y es almacenada en cuatro tanques y tratada con cloro. 60 Educación: El análisis de esta variable refleja el acceso al sistema educativo que tiene la población y por ende el mejoramiento de sus actividades económicas. En el centro poblado La Puerta existen varios planteles educativos que imparten nivel básico y diversificado: Centro Educativo Simoncito “José Luís Faure Sabaut”, Unidad Educativa Colegio Privado Nuestra Señora de” La Paz”, Unidad Educativa “José Luís Faure Sabaut”. Escuela Técnica Elsa Rosales de Cabrita, Unidad Educativa Privada Generalísimo Francisco de Miranda. Salud: El centro poblado de La Puerta cuenta con un Ambulatorio Rural tipo II el cual esta dotado con equipo y personal médico; este Ambulatorio atiende a la mayor parte de la población. Vivienda Según el censo del 2001, el total de viviendas en la Parroquia La Puerta para esa fecha es de 2.959, de las cuales se describen como ocupadas 1.717, desocupadas 221, en construcción 106 y de uso ocasional 915 viviendas; lo que nos indica que el 41,97% de las viviendas no están habitadas por la población del sector. Aguas servidas Según estudios realizados por Araujo L. en su trabajo: “Diagnóstico del crecimiento urbano con fines de planificación y ordenación del territorio La Puerta Estado Trujillo” (2007), se destaca que el 11% de la población urbana utilizan pozo séptico, el 26% sumidero y el 63% red de cloacas que descargan directamente al río Momboy sin ningún tratamiento efectivo, que regule la contaminación. 61 Aspectos físicos naturales de la Parroquia La Puerta Ubicación, Extensión y Elevación. La parroquia La Puerta perteneció a la jurisdicción del Distrito Escuque, hasta que Valera adquiere la categoría de Distrito. Hoy en día esta Parroquia se encuentra ubicada en el Municipio Valera del Estado Trujillo y está situada a 1.758 m.s.n.m., tiene una temperatura que oscila entre 16º C y 22º C, con una superficie de 84,32 km2 aproximadamente, la misma se encuentra ubicada dentro de la subcuenca del Río Momboy al suroeste del Estado Trujillo. Geográficamente está demarcada por las coordenadas: 09° 05’ 30” y 09° 19’ 00” Latitud Norte 70° 44’ 16” y 70° 38’ 24” Longitud Oeste Según estudio técnico sobre creación del Municipio La Puerta realizado por CORPOANDES, FUNDACOMUN, CORPOTRUT, Universidad Valle del Momboy y el Movimiento por la Autonomía de La Puerta, los límites de acuerdo a la ley de división política territorial, son los siguientes (ver figura Nº 2): Norte: limita con la Parroquia Mendoza del Municipio Valera, desde el nacimiento de la quebrada Los Ramírez, con coordenadas N=1.013.850 y E=308.100, aguas abajo por esta hasta su desembocadura en el río Momboy, con coordenadas N=1.013.350 y E=314.270; aguas abajo por este hasta donde atraviesa la carretera en el sitio denominado Los Pinos, coordenadas N=1.014.290 y E=314.890; de aquí una línea recta en dirección Sur-Este hasta el sitio denominado Llano de Petimay, en la Serranía de Mendoza con coordenadas N=1.013.400 y E=316.050; continuando el lindero 62 desde el nacimiento del Zanjón el Jarillo, aguas abajo donde lo recibe el río Motatán con coordenadas N=1.011.550 y E=318.400. Sur: limita con la Parroquia Jajó del Municipio Urdaneta desde el último punto descrito, aguas arriba por este hasta donde recibe las aguas de la quebrada San Pedro o La Peluda, con coordenadas N=11.009.400 y E=317.100; aguas arriba por este hasta su nacimiento en el Alto de Agua Fría con coordenadas N=1.006.750 y E=311.450; de aquí el lindero sigue por toda la fila hasta bajar en línea recta hasta la confluencia de la quebrada los Pavones, en la quebrada Tafayés con coordenadas N=1.001.800 y E=310.050. Este: limita con el Estado Mérida desde la confluencia de la quebrada Los Pavones, en la quebrada Tafayés con coordenadas N=10011.800 y E=310.050, aguas arriba por esta hasta su nacimiento, de aquí en línea recta hasta el vértice cartográfico La Escalera con coordenadas N=1005.100 y E=302.700, en el Páramo Las 7 Lagunas con coordenadas N=1004.900 y E=304.050. Oeste: limita con la Parroquia Monte Carmelo del Municipio Monte Carmelo desde el último punto descrito, el lindero va con rumbo variable al nor-oeste, pasando por los siguientes puntos, Cerro Las Cruces con coordenadas N=1007.680 y E=605.950, Páramo de Los Torres, con coordenadas N=1009.450 y E=306.800, Páramo San Rafael con coordenadas N=1011.100 y E=307.100; hasta el Páramo de los Rivas con coordenadas N=1013.850 y E=308.100. 63 La Puerta Zona de estudio Fuente: Dossier Municipal 2006. CORPOANDES. Figura Nº 2: División Política Municipio Valera. La Parroquia La Puerta de acuerdo a la División de Planeamiento Urbano de la Alcaldía de Valera, esta dividida políticamente en: -Urbanizaciones: Valle Verde, El Portal, y El Rincón de la Puerta. -Sectores o Centros Poblados: La Puerta (el casco), Pueblo Nuevo, Santa Bárbara, La Flecha, La Maraquita, Pan de Azúcar, Los Barriales, El Llano, Los Llanitos, El Molino, Siquisay, El Trapiche, La Aguada, El Arbolito, Carorita, El Censo, Chipuen, Cordillera de la Puerta, Isnabus, La Lagunita, Las Delicias, Loma Colorado, Loma de Caja, Malpica, Media Loma, Mesa Alta, La Mesa de Aliso, La Mocoti, El Paramito, Piedra Blanca, Portachuelo, Potrerito, El Altico, Los Pozos, Quebrada Seca, Los Rangel, El Rincón, San Martín, San Pedro, Sicoque, El Tendal, Páramo de Los Rivas, Páramo de Los Torres, y Páramo de Las Siete Lagunas. 64 Aspectos climáticos: Dentro de los datos más relevantes sobre el clima tenemos los indicados en la Tabla Nº 12: Tabla Nº 12 Bioclima Bosque Seco Montano Bajo (Bs-MB) Temperatura media anual 17,8 °C Precipitación media anual 811,2 mm Evaporación media anual 1 140 mm Evapotranspiración 855 mm Meses secos 9 Meses húmedos 3 Fuente: MARN, citado por Araujo (2007) Precipitación Se tomaron los datos suministrados por la División de Hidrología y Meteorología de la zona 19 del MARN Trujillo registrados en la estación “La Puerta” desde el año 1967 hasta el 2003, los cuales se encuentran publicados en la página www.inameh.gob.ve y sus datos de localización son mostrados en la Tabla Nº 13: Tabla Nº 13 Datos de localización de la estación meteorológica “La Puerta” Localización Estación Latitud Longitud Altitud La Puerta 9°8'31" 70°42'3" 1.636 m.s.n.m Fuente: www.inameh.gob.ve, 2010 65 Según Araujo, L. (2007), la subcuenca del río Momboy está influenciada por los vientos alisios que llegan del Lago de Maracaibo cargados de humedad y que penetran hacia la parte alta y por convección se originan en ciertas áreas fuertes y frecuentes precipitaciones. Las máximas descargas se producen alrededor de la ciudad de Valera en un promedio anual de 1.060 mm y a medida que se asciende un poco el régimen pluviométrico disminuye, registrándose así en Mendoza Fría un promedio anual de 685 mm, luego se inicia un aumento en el Centro Poblado "La Puerta" con 863,1 mm de promedio anual como se muestra en la Tabla Nº 14, para nuevamente descender hacia el sector "La Lagunita" con 740 mm de promedio anual. Tabla Nº 14 Precipitación anual (1967-2003) estación “La Puerta” (mm) Meses Ene. Feb. Mar. Abr. Precipitación 13,4 26,2 39,5 96,2 May. Jun. Jul. Ago. 98,9 72 102,2 106,9 121,5 72,1 30,3 83,8 Sep. Oct. Fuente: MARN, citado por Araujo (2007) Temperatura: Según Azuaje y Valera (1996) citado en Araujo L. (2007), se estima que el área de estudio presenta una variación espacial muy significativa como resultado de un amplio rango longitudinal, de esta forma se aprecian temperaturas medias de 25º C de la parte extremo inferior del centro poblado Mendoza Fría a la ciudad de Valera, hasta temperaturas de 17ºC en su parte más elevada, de Mendoza Fría al centro poblado La Lagunita. Las temperaturas medias mínimas ocurren en febrero, con una variación de 5,5°C en la parte más alta de la cuenca y 22,9°C en la parte más baja. Las máximas temperaturas se presentan en el mes de julio, con una variación de 8,0°C en la parte más alta de la cuenca y 25ºC en la parte más baja. 66 Nov. Dic. Aspectos Hidrológicos: Según Araujo L. (2007), el drenaje principal está constituido por el río Momboy, el cual recorre la subcuenca en forma longitudinal de suroeste a noroeste, localizándose su naciente en el sector conocido como San Martín en el Páramo de Los Torres a una altitud de 3.780 m.s.n.m. Posee una longitud de aproximadamente 31km y sus aguas drenan al río Motatán uno de los principales ríos del Estado Es un río de características no torrenciales, con un régimen hídrico de bajo a moderado, con un gasto promedio estimado de 0,816 m 3/s. Asimismo, se ha reseñado que la subcuenca posee un potencial hídrico representado por un volumen de aproximadamente 93,11 x10 6m3 de agua disponible para las distintas actividades que se desarrollan en el área (MARNR, citado por Araujo L. 2007) Sus principales tributarios provienen de los Páramos de Tomón, Los Rivas y San Rafael, destacándose entre ellos: la quebrada Los Alisitos que nace en la vertiente norte del páramo San Rafael, con una longitud de aproximadamente 8 Km.; la quebrada Hato Viejo cuya naciente se localiza en el sector Alto de Tomón y posee una longitud de aproximadamente 6 Km.; la quebrada La Maraquita que nace al sur del páramo San Rafael y posee una longitud de aproximadamente 4 Km.; la quebrada Los Pavones, la cual nace al sureste del páramo Las Siete Lagunas, desemboca en la quebrada Tafayes, con una longitud de aproximadamente 5 km. Asimismo, las quebradas El Cumbe, Mocojó y Las Cruces, entre otras. (MARN, citado por Araujo L. 2007). El río Momboy es un río con ausencia de cantos de gran tamaño y sin fuertes socavamientos, aún en aquellos sectores donde los habitantes han ido modificando su cauce para la construcción de viviendas u otros tipos de infraestructuras. En la vertiente izquierda del río Momboy existen varias lagunas 67 pertenecientes a los páramos de Las Siete Lagunas y Los Torres, conocidas como Las Calzonas y las Siete Lagunas, ubicadas en los límites con el Municipio Monte Carmelo y pertenecen al Parque Recreacional Páramo La Culata. En la quebrada La Maraquita se localiza la toma del Acueducto de La Puerta; en la quebrada Los Alisitos se localizan siete (7) sistemas de riego; en la quebrada Media Loma, uno (1) y de la quebrada Mocojó se deriva el agua que abastece el sector de Carorita, ubicado en la margen derecha del río Momboy. Aspectos Geológicos: Estratigráficamente los relieves más elevados de la cuenca están constituidos por rocas pertenecientes al Paleozoico Superior. En áreas más bajas se encuentran depósitos del Cuaternario Reciente. Entre las rocas del Paleozoico Superior que se encuentran en la cuenca están las de la formación Río Momboy, la cual fue dividida por García y Campos (1.972, pág. 801, citado por González De Juana, 1980) en dos miembros: El inferior denominado Miembro Mocojó, filítico y el Superior o Miembro Mendoza, en cuya litología se mezclan calizas arenosas, fosilíferas, metamorfizadas, filitas y cuarcitas. Perteneciente igualmente al Paleozoico Superior es la Formación Los Torres, según García y Campos (1.972, pág. 797, citado por González De Juana 1.980) es un conjunto de esquistos estaurolíticos, metalimolitas, cuarcitas calcáreas o no y algunas anfibolitas. También están en el área las rocas Plutónicas pertenecientes al Paleozoico, representadas por los Granitos Valera-La Puerta que se extienden desde Valera hasta La Lagunita, ocupando toda la vertiente derecha de la cuenca. Estas rocas han sido sometidas a diferentes grados de meteorización tanto física como química. 68 Igualmente se presentan pequeñas intrusiones de Granodiorita Los Torres en el páramo del mismo nombre y en el Miembro Mendoza de la Formación Río Momboy. La estructura más importante de la cuenca es la Falla del Río Momboy, la cual sigue el curso del río desde la región de Timotes hasta los alrededores de Valera, donde posiblemente está cubierta por formaciones del Terciario Superior y sedimentos del Cuaternario Reciente. Generalmente pone en contacto el Granito de Valera-La Puerta al SE con rocas del Paleozoico al NE. Se trata de una falla normal de buzamiento elevado hacia el NE (García y Campos, 1.973 citado por Arellano R. 1.991) Descripción de las Formaciones Geológicas: Asociación Río Momboy (Paleozoico Superior/Carbonífero-Pérmico). Localidad tipo: Arellano (1991), designan la localidad tipo en la quebrada Mocojó, afluente del río Momboy y al suroeste de Mendoza Fría, Estado Trujillo. Estratigráficamente esta formación supreyace a la Formación Los Torres. Constituida por una secuencia de pizarras laminadas y pizarras limosas de color negro a gris verdoso, carbonosas y en partes filíticas de buen clivaje. La pirita es común y frecuentemente reemplaza a los fósiles. Con las pizarras se intercalan delgadas franjas de areniscas impuras laminadas, duras de color algo más claro que el de las pizarras que muestran un desarrollo macizo localmente. Es una franja de rumbo noreste de unos 33 kilómetros de longitud y anchura variable entre 500 m y 6 Km. Esta formación se subdivide en dos unidades: Miembro Mocojó Inferior. Se localiza en el camino La Puerta- La Quebrada El Miche, caracterizado por la presencia de filitas biotíticas de color gris plomo con cuarcita intercaladas de color gris verdoso. 69 En la quebrada Mocojó afloran calizas cristalinas macizas a laminadas puras o intercaladas con pizarras y areniscas cuarzosas. Se estima que posee un espesor de 2.450 m. Miembro Mendoza Superior. Expuesto a la carretera La Puerta-Valera, caracterizado por presentar mármoles arenosos fosillferos, filitas gris plomo con biotita y cuarcitas laminadas en capas muy delgadas, en proporciones similares. Esta es la formación que más predomina a lo largo de la margen izquierda del Río Momboy. Su espesor está estimado en 1.305 m. (Arellano, 1991). El Granito Valera-La Puerta (Paleozoico). Su edad corresponde al Paleozoico; litológicamente lo componen granitos que se encuentran intrusionados por pequeños diques de pegmatitas. Se extiende a todo lo largo y ancho de la margen derecha del Río Momboy, desde Carmania hasta La Lagunita. Es un granito cuarzo-feldespático-biotítico-muscovítico de grano medio a grueso con grandes fenocristales de feldespato. Hacia el Sur ésta roca pasa gradualmente a los augengneises del Grupo Iglesias y al Norte está en contacto con la falla de la Formación Río Momboy. En la actualidad este bloque rocoso se halla muy diaclasado, la alteración es considerable especialmente en aquellos materiales más débiles como las mica y los feldespatos, mientras que los cuarzos por el contrario han resistido más lo ataques de los agentes meteorizantes. Estas rocas han sido sometidas a diferentes grados de meteorización tanto física como química. (Arellano, 1991). Asociación Los Torres (Paleozoico Inferior). Localidad tipo: En el camino entre la Laguna del Llano y el Páramo de Los Torres, bordeando la quebrada La Maraquita, son consideradas rocas metamórficas. Es una franja que se extiende desde el Páramo de Los Torres, al noroeste de la 70 localidad de La Puerta, ocupando ambos flancos de la divisoria de los ríos Buena Vista y Momboy, y se adelgaza gradualmente al suroeste, al encontrar la falla de contacto entre dicha asociación y las rocas de la Formación Río Momboy. Está constituida por esquistos de color negro brillante, metaconglomerados poco desarrollados, anfibolitas y cuarcitas calcáreas grises. En líneas generales, presenta altos contenidos de cuarzos y feldespatos, por lo que deduce su origen de sedimentos procedentes de rocas precámbricas. La intercalación de filitas y conglomerados indican condiciones de cuenca inestable. Esta litología presenta estructuralmente un sistema de fallas entre las cuales destaca la de la subcuenca del Río Momboy, la cual sigue el curso del río desde la región de Timotes hasta los alrededores de Valera donde, según Arellano (1991), está cubierta por formaciones del Terciario Superior y sedimentos del Cuaternario Reciente. Esta condición litológica sugiere un alto nivel de inestabilidad al área de estudio, por lo que los riesgos de sismicidad están presentes de manera relevante. Aspectos Geomorfológicos: La Subcuenca del río Momboy está caracterizada por un paisaje montañoso dominado en su eje principal por un valle alargado y estrecho, el cual es consecuencia del proceso de deposición de la acción simultánea de la erosión lateral y longitudinal. Esta sedimentación aparentemente se inició con una franja angosta y profunda, con áreas desarrolladas en la Asociación Sierra Nevada del Precámbrico Superior y la Asociación Los Torres del Paleozoico Superior que suministraron los sedimentos (MARN, 2006, Araujo L. 2007). 71 Relieve: El relieve general de la subcuenca del Río Momboy es del tipo montañoso, caracterizado por la irregularidad del terreno con altas pendientes. Las dos vertientes que modelan la subcuenca se unen en un estrecho y largo valle, que en la parte alta-media es más amplio y tiene forma de “U”, y en su parte media-baja, se estrecha pasando a ser un valle en forma de "V". Las vertientes presentan un relieve típicamente escarpado. La vertiente derecha con pendientes que van de 35 % a mayores de 50 %. En la parte media-baja de la subcuenca se presentan los mayores desniveles los cuales alcanzan hasta los 900 metros. La menor altura se presenta en el suroeste en el sector La Lagunita con 2.600 m.s.n.m, donde los desniveles con respecto al fondo del valle son de 400 metros. La vertiente izquierda es la unidad que presenta mayores superficies. Se caracteriza por presentar un relieve que varía de suavemente ondulado con una pendiente de 15 % a excesivamente escarpado, con pendientes mayores al 50 %; también posee las mayores alturas ubicadas en el Páramo Los Torres (3.700 m.s.n.m) y la menor altitud se presenta al noreste en las cercanías de la ciudad de Valera (800 m.s.n.m). Presenta los mayores desniveles entre la parte media-alta, alcanzado hasta 700 metros. En cuanto al fondo del valle, objeto de estudio, el mismo presenta pendientes relativamente suaves, de 2 % a 15 %, producto del relleno de acumulaciones coluvio-aluviales, lo que origina un relieve suavemente ondulado con altitudes que van de 800 m.s.n.m hasta 2.200 m.s.n.m en el sector La Lagunita. Es considerado un valle joven que se encuentra en un periodo de erosión poco avanzado, presentándose en sus primeros kilómetros más amplio que en el resto del valle. Se caracteriza por una sucesión de formas y posiciones recurrentes asociadas a suelos de similar litología que se 72 encuentran distribuidos espacialmente en posiciones de vega, terraza, conos y colinas. Pendiente: La subcuenca del río Momboy es una unidad típica de montaña, donde las altas pendientes son uno de los factores más limitantes para el desarrollo adecuado de las actividades agropecuarias y es uno de los más importantes desde el punto de la sensibilidad del medio físico. Se observa que más del 80% de la subcuenca posee pendientes superiores al 30% y en lo que respecta específicamente al área urbana de la parroquia La Puerta las pendientes son menores al 15 %. 73 CAPÍTULO V Descripción del sistema de abastecimiento de agua de la población de La Puerta Para la descripción del sistema de abastecimiento se realizó un recorrido desde el dique toma, identificándose un acueducto de tipo artesanal (ver Foto 1), donde se recoge el agua de la quebrada La Maraquita. El mismo se localiza en la coordenada N=1008602 E=310565 a una altura de 2.038 m.s.n.m.; se pudo observar que del mismo se derivan dos tuberías, una de tres (3) pulgadas de plástico que está destinada al riego de zonas cercanas y una de diez (10) pulgadas de hierro galvanizado. Foto 1: Dique toma acueducto La Puerta La tubería de diez (10) pulgadas recorre una distancia aproximada de 130 m hasta llegar a una bifurcación en la tubería que contiene dos válvulas, una conecta la tubería con un desarenador principal y la otra válvula que la conecta a una tubería por la cual pasa el agua directamente al desarenador secundario, mientras se efectúa la limpieza del desarenador primario. 74 Foto 2: desarenador principal acueducto La Puerta El desarenador principal (ver Foto 2) se ubica en la coordenada N=1008566, E=310674 a una altura de 2.027 m.s.n.m. Sus dimensiones son 8 mts de largo por 1,80 mts de ancho con altura de 2,00 mts. Internamente tiene una pantalla para reducir la velocidad con la que el agua entra, además tiene una escalera de acceso para realizar la limpieza del desarenador. Por uno de los laterales esta acoplada la tubería de rebose de cuatro (4) pulgadas y el mismo se conecta al desarenador secundario mediante una tubería de diez (10) pulgadas, la cual tiene una llave y está separado del primario por una distancia de 1,5 mts. Este desarenador secundario tiene unas dimensiones de 1,80 mts de largo por 1,40 mts de ancho y una altura de 1,75 mts. De este desarenador salen 4 tuberías; una de cuatro (4) pulgadas y una de seis (6) pulgadas que van hasta la caseta de cloración y dos de dos (2) pulgadas que están destinadas a sistemas de riego. Desde el desarenador secundario hasta la caseta de cloración existe una distancia aproximada de 250 mts. La caseta de cloración se ubica en la coordenada N=1008432, E=310847 a una altura de 1987 m.s.n.m. Cabe destacar que dicha caseta actualmente no esta en funcionamiento. De la caseta de cloración sale una tubería de cuatro (4) pulgadas destinada a un tanque de almacenamiento que surte de agua al sector La Flecha ubicado en la coordenada N=1007966, E=311691 a una altura de 1954 m.s.n.m.; así mismo se localiza una tubería de seis (6) pulgadas destinada a dos tanques, uno que surte de agua al sector Pueblo Nuevo y se ubica en la coordenada 75 N=1008430, E=311117 a una altura de 1.941 m.s.n.m. y otro que surte de agua al centro poblado de La Puerta localizado en la coordenada N=1008419, E=311130 a una altura de 1.938 m.s.n.m. Con la referidas coordenadas se procedió a sistematizar la información, tal y como se observa en la tabla Nº 15. Esto permitió elaborar el plano correspondiente al sistema de abastecimiento (ver apéndice E) Tabla Nº 15. Coordenadas del sistema de abastecimiento Punto p-1 p-2 p-3 p-4 p-5 p-6 p-7 p-8 p-9 p-10 p-11 p-12 p-13 p-14 p-15 p-16 Este 310540 310565 310588 310674 310692 310734 310801 310847 310855 311021 311043 311079 311117 311130 311691 312103 Norte 1008604 1008602 1008623 1008566 1008588 1008528 1008470 1008432 1008425 1008411 1008422 1008423 1008430 1008419 1007966 1009254 76 Cota 2041 2038 2035 2027 2024 2016 2004 1987 1985 1964 1956 1948 1941 1938 1954 1750 Código Toma Dique Soporte desarenador desarenador Tubería Tubería Caseta Bifurcación Tubería Tubería Tubería tanque Pueblo N tanque Puerta tanque Flecha tanque Chalet Descripción del sistema de recolección y disposición de aguas residuales de la población de la Puerta Para conocer in situ la problemática relacionada con la disposición de las aguas residuales de la población de La Puerta, se hizo un recorrido de reconocimiento. En el mismo se observaron algunas bocas de visita, sin embargo la mayoría se encuentran cubiertas por el asfalto, tal como se observa en la Foto 3. Esto motivó a buscar otras alternativas para la ubicación de las mismas, localizando a través de la otrora Malariología el plano de aguas residuales de la población. Boca de Visita Foto 3: condiciones de las bocas de visita En visitas realizadas al sector San Benito de la parroquia La Puerta se obtuvo información con miembros de esa comunidad, de esta manera se lograron ubicar los lugares donde descargan directamente las aguas residuales, sin embargo, no se pudo acceder al terreno debido a las condiciones accidentadas del terreno y la densa vegetación. Siguiendo la metodología establecida para la recolección de información, se ubicó el sitio donde descargan las aguas residuales de la urbanización El Portal en la margen izquierda del río Momboy, en las Fotos 4 y 5 se puede observar que la misma se encuentra colapsada así como también se nota la diferencia de coloración del agua en el lugar donde se encuentra la descarga. 77 Foto 4 y 5: descarga de la urbanización El Portal A lo largo de la margen derecha del río Momboy se localizó una planta de tratamiento en construcción perteneciente a la urbanización Villas del Rosario, también la planta de tratamiento del Conjunto Residencial La Puerta, observándose que las mismas se encuentran fuera de operación (ver Fotos 6 y 7) Foto 6: construcción planta urbanización Villas del Rosario; Foto 7: planta Conjunto residencial La Puerta A unos metros de las plantas referidas precedentemente, se pudo observar otra planta de tratamiento perteneciente al Complejo Vacacional Guadalupe (ver Fotos 8 y 9), la cual se encuentra operando normalmente. En la Foto 10 se observa uno de los trabajadores del Complejo Vacacional Guadalupe haciendo mantenimiento al sistema de tratamiento. 78 Foto 8 y 9: planta Complejo Vacacional Guadalupe Foto 10: mantenimiento del sistema de tratamiento del Complejo Vacacional Guadalupe Se hizo el recorrido a lo largo de la urbanización Hacienda el Rosario, donde se pudo conocer por sus mismos habitantes que las viviendas cuentan con sistemas de tratamiento individual, terminando el recorrido por dicha urbanización en el sector la “Y”, tomando la vía que lleva hacia el sector Pueblo Nuevo. En esta vía se pudo observar un terreno que aparentemente parecía muy apropiado para la construcción de un sistema de tratamiento por encontrarse en una zona donde convergen las aguas residuales de la parroquia (ver Foto 11 y 12). 79 Foto 11 y 12: terreno apropiado para la construcción de un sistema de tratamiento Se realizó un segundo recorrido, donde se pudo observar la descarga principal del pueblo, la cual se encuentra obstaculizada debido a la falta de mantenimiento del lugar (ver Fotos 13 y 14). Esto por la cantidad de escombros que en ella se han arrojado, lo que podría originar su colapso, ocasionando graves problemas al sistema de alcantarillado. Foto 13 Y 14: descarga principal de aguas residuales de población de La Puerta A lo largo del río dentro del área de estudio, se ubicó un gran número se descargas que no están conectadas a la red de alcantarillado, como se muestran en las Fotos 15 y 16. 80 Foto 15 y 16: descargas directas al río En cada una de las descargas de tomaron las coordenadas y con el apoyo del plano de aguas residuales suministrado por el otrora Malariología, se ubicaron las bocas de visita de la red de aguas residuales, las cuales se enumeraron para tomar las coordenadas y la altura (ver tabla Nº 16), para luego vaciar la información en la cartografía (apéndice F). También se hizo el levantamiento de las tapas de algunas de las bocas visita que componen el sistema para observar las condiciones en las que se encuentran las tuberías, el diámetro, el tipo de material, diámetro de la tapa de la boca que en todos los casos es de 65 cm; a través de esta observación directa se pudo notar que el sistema actualmente se encuentra en buenas condiciones tanto físicas como operativas (ver Fotos 17, 18 y 19). 81 Foto 17, 18 y 19: condiciones de las bocas de visita 82 Tabla Nº 16 Coordenadas del sistema de alcantarillado. coordenadas cota N E 1009509 312307 1744 boca de visita (1) coordenadas cota Componente N E 1009762 312503 1739 boca de visita (25) 1009577 312290 1741 boca de visita (2) 1009710 312447 1740 boca de visita (26) 1009614 312296 1737 boca de visita (3) 1009640 312394 1739 boca de visita (27) 1009679 312350 1733 boca de visita (4) 1009590 312359 1740 boca de visita (28) 1009754 312409 1732 boca de visita (5) 1009550 312323 1743 boca de visita (29) 1009816 312455 1732 boca de visita (6) 1009570 312487 1751 boca de visita (30) 1009877 312513 1729 boca de visita (7) 1009649 312537 1754 boca de visita (31) 1009953 312588 1721 boca de visita (8) 1009711 312577 1754 boca de visita (32) 1010014 312657 1715 boca de visita (9) 1009777 312632 1749 boca de visita (33) 1010073 312724 1708 boca de visita (10) 1009831 312684 1744 boca de visita (34) Componente 1010135 312790 1711 boca de visita (11) 1009912 312755 1736 boca de visita (35) 1010174 312832 1712 boca de visita (12) 1009975 312824 1724 boca de visita (36) 1010230 312754 1704 boca de visita (13) 1000018 312865 1726 boca de visita (37) 1010203 312724 1703 boca de visita (14) 1000041 312898 1726 boca de visita (38) 1010144 312657 1703 boca de visita (15) 1010042 312883 1724 boca de visita (39) 1010252 312677 1698 boca de visita (16) 1010110 312977 1732 boca de visita (40) 1010149 312913 1721 boca de visita (17) 1010087 313011 1737 boca de visita (41) 1010131 312898 1723 boca de visita (18) 1010085 313050 1743 boca de visita (42) 1010079 312845 1718 boca de visita (19) 1010053 313092 1750 boca de visita (43) 1010017 312783 1717 boca de visita (20) 1009740 312783 1764 boca de visita (44) 1009954 312711 1725 boca de visita (21) 1009656 312651 1769 boca de visita (45) 1009888 312643 1732 boca de visita (22) 1009624 312695 1777 boca de visita (46) 1009826 312576 1736 boca de visita (23) 1009622 312694 1778 boca de visita (47) 1009825 312572 1736 Observaciones: boca de visita (24) Se destaparon las bocas de visita 16, 38, 45, 46, en las que se observó que la tubería es de concreto, de diámetro 8” y se encuentra en buenas condiciones. 83 Caracterización del agua residual Tal y como se puede observar en las Fotos 20, 21 y 22 se procedió a realizar un muestreo compuesto en el colector principal de aguas residuales del sector Pueblo Nuevo, ya que el colector principal que recoge las aguas del casco del pueblo se encuentra obstaculizado para tomar las muestras. El muestreo fue programado para doce horas, pero debido a las lluvias se realizó durante siete horas, comenzando a las seis y treinta y cinco de la mañana y terminando a la una y treinta y cinco de la tarde. Las muestras se tomaron en un recipiente con un volumen constante de 10 litros; para cada muestra se llenó el recipiente tres veces tomando el tiempo que tardaba en llenarse el mismo, de la ultima toma se le extrajo una muestra en un recipiente de un litro, a la misma se le midió la temperatura y luego se tapó y se refrigeró; se realizó el mismo procedimiento cada hora y se anotaron los valores como se muestra en la tabla Nº 17. Foto 20, 21 y 22: toma de muestras 84 Tabla Nº 17 Muestreo compuesto de aguas residuales MUESTRA Nº HORA VOLUMEN (l) 1 6:35 10 2 7:35 10 3 8:35 10 4 9:35 10 5 10:35 10 6 11:35 10 7 12:35 10 8 1:35 10 TIEMPO (s) 6 6 6 3 2 3 3 3 3 3 2 3 2 2 2 2 2 2 2,73 2,61 2,54 2,17 1,79 2,24 TEMPERATURA (ºc) 20 20 20 20 22 22 22 20 Finalizado el muestreo en el que se recogieron ocho muestras en total, se procedió a formar una muestra compuesta de cuatro litros, ya que ese era el volumen que se requería llevar a los laboratorios; primero se promediaron los tiempos, luego se calculó el caudal para cada muestra, el mismo se promedió para luego calcular el volumen que cada una debería aportar a la muestra compuesta (ver Fotos 23 y 24), para ello se utilizaron las siguientes formulas y los resultados se muestran en la tabla Nº 18. 85 Foto 23 y 24: preparación de la muestra compuesta Para el Caudal tenemos: Q = V/ t Donde: Q = caudal V = volumen t = tiempo Para el Caudal Promedio: Qm= Σ caudal / No Donde: Qm = caudal medio durante el período de muestreo (L/s) Σ caudal = sumatoria del los caudales de las muestras captadas No = número de muestras captadas en el muestreo Para el Volumen: V i = Qi*V m / Qm*No Donde: Vi = volumen de muestra parcial (mL) Qi = caudal al momento de captar la muestra (L/s) Vm = volumen total de la muestra compuesta (mL) No = número de muestras capadas en el muestreo 86 Tabla Nº 18 Cálculo del volumen de la muestra compuesta Muestra Nª Volumen (l) Tiempo (s) Caudal (l/s) Vi (ml) 1 2 3 4 5 6 7 8 10 10 10 10 10 10 10 10 6 3 3 3 2 2 2 2 1,67 3,33 3,33 3,33 5,00 5,00 5,00 5,00 31,67 3,96 210,5 421,1 421,1 421,1 631,6 631,6 631,6 631,6 Caudal Medio (l/s) Volumen Total de la Muestra (ml) 4000,0 Luego de calcular el volumen que cada muestra aportaría a la muestra compuesta, se procedió a su conformación; esta se dividió en tres envases de vidrio (uno de 250mL, uno de 1000mL y uno de 2750mL) previamente esterilizados, siendo refrigerados para luego ser llevados, un envase (2750ml) al laboratorio de química ambiental del NURR-ULA (LAQUIAM) donde se realizaron los análisis físico-químicos y los otros dos envases (1000ml y 250ml) a Laboratorios Trujillo C.A donde se realizaron los análisis bacteriológicos y el DBO ya que éste no se pudo realizar en LAQUIAM. 87 Identificación y descripción de tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales En esta etapa se describen diferentes tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales, que son utilizadas para mejorar ciertos parámetros establecidos en las normas, antes de someter el líquido a descargas en cursos naturales de agua y aplicaciones sobre el suelo. Sistemas naturales: En un ambiente natural, donde interactúan la atmósfera, agua, suelo, plantas y microorganismos, reproducen procesos físicos, químicos y biológicos. Los sistemas de tratamiento natural se diseñan para aprovechar estos procesos que se suceden de manera espontánea en la naturaleza con el objeto de proporciona tratamiento a las aguas residuales. Entre los sistemas naturales tenemos: Sistemas acuáticos con Jacinto de Agua. La Eichhornia crassipes llamada comúnmente Jacinto de Agua, Lirio Acuático, Bora, entre otros, es una planta vascular acuática flotante, adaptable a una amplia gama de condiciones ambientales y climáticas. Se considera que es autóctona del territorio venezolano. Es una planta perenne, herbácea y flotante libre que posee un sistema radicular adventicio fibroso, sin ramificaciones. Sistemas acuáticos con Lenteja de Agua (Lagunas Duckweed): Se denomina Lenteja de Agua ó Duckweed a la familia de las Lemnáceas, grupo de plantas acuáticas flotantes que poseen una de las mayores tasas de crecimiento en la naturaleza. Esta familia se compone de cuatro géneros, a saber: Lemna, Spirodela, Wolfia y Wolfiella. 88 La Lenteja de Agua es una planta muy pequeña y de una estructura muy simple. Posee una fusión de tallo y hoja en una estructura llamada fronda, con tamaños que varían entre 1 y 20mm de longitud, la cual se constituye en el mecanismo de flotación de la planta y hace que esta se extienda por toda la superficie del agua. Humedales: son sistemas en los que el agua fluye continuamente, cuya superficie libre permanece al nivel del suelo, o por encima del mismo, manteniéndolo en estado de saturación durante un largo periodo del año. Existen humedales creados a partir de zonas húmedas naturales y humedales construidos artificialmente. Suelen tener un fondo o base impermeable sobre la que se deposita un lecho de grava, suelo u otro medio para el desarrollo de las plantas, que constituyen el principal agente depurador. Sistemas de tratamiento en el suelo: es la aplicación controlada del agua residual sobre la superficie de un terreno, para alcanzar un grado determinado de tratamiento a través de procesos físicos, químicos y biológicos, ocurridos en el interior del conjunto plantasuelo-agua Entre los métodos de tratamiento en el terreno se incluyen habitualmente tres tipos: Infiltración Lenta: consiste básicamente en la aplicación de un caudal controlado de agua residual sobre una superficie de terreno con cubierta vegetal cultivada. Habitualmente se opera en ciclos de aplicación semanales durante la temporada de crecimiento del cultivo. Infiltración Rápida: se define como la aplicación controlada de agua residual sobre balsas superficiales construidas en suelos de permeabilidad media a alta. Generalmente la aplicación se realiza de forma cíclica para 89 permitir la regeneración aerobia de la zona de infiltración y mantener la máxima capacidad de tratamiento. Flujo Superficial: consiste en forzar la escorrentía del agua residual sobre un suelo previamente acondicionado (en pendiente y vegetación), para ser posteriormente recogida mediante diques artificiales. Las aplicaciones del agua residual suelen realizarse en ciclos de horas durante cinco a siete días a la semana. Lagunas aerobias: Estas lagunas se caracterizan por altas concentraciones de oxigeno disuelto en toda la masa de agua. Este oxígeno es obtenido mediante dos vías: por fotosíntesis, realizada por las algas durante el día, y por difusión desde el aire a través de la superficie de la laguna. Las lagunas aerobias son de escasa profundidad, de manera que la luz solar pueda penetrar hasta el fondo de la laguna, lo cual favorece la acción fotosintética de los microorganismos autótrofos. Durante la noche, cuando no hay radiación incidente, las algas realizan el proceso de respiración metabolizando endógenamente parte de su biomasa y liberando dióxido de carbono y residuos orgánicos al medio que serán nuevamente aprovechados al día siguiente durante el ciclo fotosintético. Según la actividad para la cual se utilicen, las lagunas aerobias se pueden clasificar en tres grupos: De alta carga: se emplean para eliminar nutrientes y obtener una alta producción de algas para aprovechar su alto contenido en proteínas. Su profundidad varía entre 0.15 y 0.45 m y su efluente presenta una fuerte coloración verdosa y una alta concentración de sólidos suspendidos debido a las algas. 90 De baja carga: son utilizadas como medio de tratamiento de efluentes secundarios para completar la remoción de nutrientes y materia orgánica. su profundidad es superior a 0.45 m e inferior a 1 m. De maduración: se utilizan para la remoción de nutrientes y, en la mayoría de los casos de microorganismos patógenos. Las lagunas aerobias, con la excepción de las lagunas de maduración, son escasamente usadas en los tratamientos por lagunaje, debido a la alta producción de sólidos en suspensión en el efluente. Lagunas anaerobias: este tipo de lagunas es bastante usado para el tratamiento primario de las aguas residuales urbanas e industriales con altas cargas orgánicas. Estas elevadas cargas ocasionan que la demanda de oxígeno supere al oxígeno producido por los microorganismos autótrofos, de manera que no haya oxígeno disuelto disponible a través de toda la masa de agua. Junto con lo anterior, la elevada turbidez que las caracteriza impide el paso de la luz solar, por lo que el crecimiento de las algas es despreciable. Usualmente son diseñadas con profundidades que van desde 3 hasta 5 m y tiempos de retención superiores a tres días y en la mayoría de los casos, inferiores a 6 días. La eficiencia de remoción para este tipo de lagunas no es tan alta como la que se obtiene con otro tipo de lagunas como las aireadas o las facultativas, por esta razón, generalmente van seguidas por lagunas facultativas. Una de las principales desventajas de las lagunas anaerobias es el olor que producen bajo condiciones de ausencia de oxígeno, el cual es nauseabundo. Lagunas anóxicas: son aquellas cuya velocidad de consumo de oxígeno por parte de los microorganismos es equivalente o 91 ligeramente mayor a la tasa de producción durante la fotosíntesis. La fotosíntesis es llevada a cabo en este caso por bacterias fotosintéticas. Entre las principales características de estas lagunas figuran la ausencia de oxigeno a profundidades mayores de 10 cm. aumento en la concentración de sólidos en suspensión en el efluente debido al crecimiento de las bacterias fotosintéticas, excepto si se emplean como lagunas primarias y valores de Ph de 7.0 ± 0.2. Estas propiedades hacen que algunos autores clasifiquen a estas lagunas como un estado intermedio entre las lagunas anaerobias y las facultativas, que se produce cuando en una laguna anaerobia comienzan a desarrollarse bacterias fotosintéticas. Lagunas facultativas: Es el tipo de lagunas más comúnmente usado para el tratamiento de las aguas residuales de pequeñas y medianas poblaciones. Son de muy bajo costo de construcción y operación; no obstante, requieren de la disponibilidad de grandes extensiones de tierra para poder obtener una buena capacidad de remoción de materia orgánica. Usualmente poseen profundidades entre 1m y 2 m, con tiempos de retención hidráulica entre 10 y 40 días. La característica primordial de este sistema de lagunaje, por lo cual se denomina facultativo, es la presencia simultánea de los dos metabolismos de tratamiento: aerobio y anaerobio. A grandes rasgos, éstas se componen de tres capas: una aerobia, cercana a la superficie donde existe oxígeno disuelto permanentemente; una anaerobia, en la parte más profunda, que contiene los sólidos sedimentados; y una facultativa, cuyo desempeño dependerá de la hora del día en que se encuentre. La eficiencia de remoción de los sistemas de lagunaje facultativos oscila entre 75 y 85%, no 92 obstante, dada la dependencia de los procesos autótrofos respecto a las condiciones medioambientales, la capacidad de tratamiento puede verse reducida por alta nubosidad o baja intensidad de radiación solar. Laguna aireada: Estanque natural o artificial de tratamiento de aguas residuales en el cual se suple el abastecimiento de oxígeno por aireación mecánica o difusión de aire comprimido. Es una simplificación del proceso de lodos activados y según sus características, se distinguen cuatro tipos de lagunas aireadas: a) Laguna aireada de mezcla completa; b) Laguna aireada facultativa; c) Laguna facultativa con agitación mecánica; d) Laguna de oxidación aireada. Tipos de lagunas según el grado de tratamiento deseado: Lagunas primarias: se denominan así a las lagunas que reciben el agua residual bruta directamente de la red de alcantarillado o proveniente de un pretratamiento sencillo (desarenado y desbaste). La función de estas lagunas es actuar en buena parte como un decantador primario. La mayor parte de materia orgánica es retenida en ellas y posteriormente degradada, bajo condiciones anaerobias generalmente, lo cual produce un efluente parcialmente clarificado Lagunas secundarias: una vez el agua residual ha sido sometida a tratamiento primario (desbaste, desarenado y sedimentación primaria), y dependiendo de la concentración de DBO que se desee obtener, se acostumbra hacerla pasar por clase de lagunas. 93 Por tanto, su función es exclusivamente completar la fase del tratamiento primario para lograr las características fisicoquímicas requeridas para el efluente. Los tipos de lagunas empleadas para esta tarea son, principalmente, las lagunas facultativas y aireadas. Lagunas de maduración: las lagunas terciarias, de maduración o de pulimento son aquellas cuyo afluente es un agua con una DBO estabilizada casi en su totalidad y cuya tarea es mejorar las características biológicas, fisicoquímicas y eutróficas de la misma. Estas lagunas son aerobias, con profundidades cercanas a 1 m. dados los niveles altos de oxígeno disuelto y pH, y la disponibilidad de luz solar en toda la columna de agua, en estas lagunas se dan las condiciones propicias para la remoción en valores significativa de nutrientes como fósforo y nitrógeno, así como microorganismos patógenos como bacterias y huevos de helmintos. Filtros percoladores: El filtro percolador consiste en un lecho de material de soporte (piedra, roca volcánica ó plástico) de alta permeabilidad, a través del cual el agua residual previamente sometida a tratamiento primario, es distribuida uniformemente desde la parte superior del filtro, mediante un distribuidor mecánico. El agua residual permea por todo el lecho filtrante, donde biopelículas soportadas por el material del filtro, biodegradan materia orgánica suspendida y coloidal. Mediante la recirculación del efluente y el uso de soportes plásticos de alta porosidad se ha podido incrementar la carga orgánica de los filtros, dando como resultado requerimientos en el orden de 0,1 a 0,2 m/PE. Hoy en día esta tecnología se aplica en plantas de tratamiento que reciben hasta 94 100.000 PE. En Europa los filtros percoladores hoy día van en decadencia, ya que cada década hacen más estrictos los requerimientos de calidad de efluentes. Lodos activados: El sistema de lodos activados es la tecnología compacta más difundida en el mundo. Los lodos activados permiten cultivar en el tanque de aireación una variedad grande de microorganismos, los cuales desempeñan un amplio rango de procesos biológicos, útiles para la remoción de contaminantes. Su particular capacidad de incorporar nitrificación-denitrificación y remoción biológica del fósforo, hace de los lodos activados una tecnología atractiva para el tratamiento de aguas cuyos efluentes tengan que ser descargados en receptores sensibles a la eutrofización. Esta tecnología requiere de < 0,1 m/PE. Debido a que la población bacteriana es difícil de medir, se utiliza la concentración de sólidos suspendidos ó sólidos suspendidos volátiles para estimar la concentración de cálculos microbianos 95 Análisis y selección de alternativas para el tratamiento de las aguas residuales Para el análisis se consideraron los resultados obtenidos en los laboratorios donde se analizó la muestra, además del cálculo del caudal de diseño de las aguas residuales en la zona de estudio. Los resultados se muestran en las Tablas Nº 19 y 20 Tabla Nº 19 Resultado del análisis físico-químico del agua residual Parámetros Método Muestra Unidades pH Potenciométrico 7,60 u/pH Valores Máximos permitidos (M.A.) 6-9 Conductividad Eléctrica Conductimétrico 640 us/cm -- Temperatura Termométrico 25 ºC -- Aceites y Grasas Partición Gravimétrica 105,0 mg/L 20 Nitrógeno Total Kjeldahl 28,0 mg/L 40 Fósforo Total Colorimétrico 12,8 mg/L 10 Sólidos Totales Secado – Evaporación 400,0 mg/L 1500 Sólidos Sedimentables Cono de Sedimentación 4,0 mg/L 1,0 Sólidos Suspendidos Filtrado-Evaporación-Secado 200,0 mg/L 80 Sólidos Totales Disueltos Filtrado-Evaporación-Secado 100,0 mg/L -- Reflujo Abierto 431,5 Demanda Química de Oxígeno (DQO) mg/L 350 Valores Parámetros Evaluados Valor Encontrado Máximos permitidos (M.A.) Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) Fuente: LAQUIAM y Laboratorios Trujillo C.A. 96 272 mg/L 60 mg/L Tabla Nº 20 Resultado del análisis bacteriológico de aguas residuales Parámetros Evaluados Valor Encontrado Coliformes Fecales 1,60 x 10 ^6 NMP/100 ml Coliformes Totales 2,40 x 10 ^6 NMP/100 ml Fuente: Laboratorios Trujillo C.A. Como se observa en los valores obtenidos de los análisis de las aguas residuales, la mayoría de los parámetros se encuentran por encima de los valores límites máximos permitidos de calidad de vertidos, para ser descargados sin ningún tipo de tratamiento a los cuerpos naturales de agua como se muestra en la Tabla Nº 21. Tabla Nº 21 Comparación entre los valores encontrados y los valores permitidos por las Normas Venezolanas (Decreto 883) Parámetros Valor encontrado Valor permitido Nitrógeno 28,0 mg/l 40 mg/l Fósforo 12,8 mg/l 10 mg/l Coliformes fecales 1,6 x 10^6NMP/100 ml < 100 NMP/100 ml 272 mg/l 60 mg/l Demanda Bioquímica de oxígeno (DBO) Es por esto que se hace necesario realizar estudios para generar alternativas que permitan llevar estos valores a los límites establecidos por las normas, para que estas aguas sean descargadas al río ó que las mismas puedan ser utilizadas para ferti-irrigación. 97 Proyección de la población Para hacer la proyección se tomaron los datos suministrados por el INE, para la parroquia La Puerta, municipio Valera, estado Trujillo en cuanto a la proyección poblacional para los años del 2008 al 2030, es importante resaltar que se tomaron los datos hasta 2030 debido a que según la información suministrada por el INE la población en la parroquia crecerá hasta dicho año, como se muestran en la Tabla Nº 22: Tabla Nº 22 Proyección de la población en la parroquia La Puerta Año Población 2008 8.536 2010 8.654 2015 8.910 2020 9.096 2025 9.202 2030 9.225 Datos suministrados por el INE Se calculó la tasa de crecimiento de la población en la parroquia La Puerta para el período 2008-2010, debido a que del área de estudio sólo se tiene como dato el censo realizado por los consejos comunales para el año 2008; dicha tasa de crecimiento se calculó aplicando la siguiente ecuación: P2010 – P2008 Tasa2008-2010 = 8.654 – 8.536 X 100 = P2008 X 100 = 1,38% 8.536 98 Conociendo la tasa de crecimiento para la parroquia en el periodo 2008-2010 se asumió que en el área estudiada crecerá proporcionalmente la población. Entonces, según censo 2008, realizado por los consejos comunales para este año había una población en el área de estudio de 3.023 habitantes; los datos se encuentran detallados por sectores en la Tabla Nº 23. Tabla Nº 23 Población por sectores en la parroquia La puerta (área de estudio) Sector Pueblo Nuevo La Flecha: La Plaza-Santa Eduviges San Benito-La Hoyada El Portal Villas del Rosario “La Y" Total Cant. de habitantes 1.151 120 504 449 323 389 87 3.023 Aplicando la tasa de crecimiento obtenida de la parroquia, tenemos: PZE2010 = 3023 + (3023 x 1,38%) = 3.064,72 hab. Se aplicó el mismo procedimiento para los periodos 2010-2015, 20152020, 2020-2025, 2025-2030, obteniendo los resultados mostrados en la Tabla Nº 24: 99 Tabla Nº 24 Proyección de la población en la zona de estudio 2008 Población parroquia 8.536 2010 8.654 2015 8.910 2020 9.096 AÑO Tasa (%) 1,38 Población zona de estudio 3.023 3.064,72 2,96 3.155,44 2,09 3.221,39 1,17 2025 9.202 2030 3.259,08 0,25 9.225 3.267,23 De acuerdo con la proyección, la población en la zona estudiada para el año 2030 será 3.268. A partir de esta población se calculó el caudal total Cálculo del caudal total de la zona en estudio: Rodríguez (apuntes de clase) en Aguas residuales: definición, origen, muestreo, cargas orgánicas, características, caudales. Material recopilado con fines docentes CIDIAT dice: “el caudal de diseño de aguas residuales de una determinada comunidad esta conformado por: aguas residuales domésticas, aguas residuales industriales, aguas residuales comerciales, aguas residuales institucionales, aguas de infiltración, aportes incontrolados.” Para las aguas residuales domésticas los datos sobre el abastecimiento de agua para consumo humano permiten estimar los aportes de aguas residuales. Conociendo la proyección de la población de la zona en estudio se puede conocer el aporte de las aguas residuales domésticas. El caudal de aguas residuales domésticas se obtiene mediante la siguiente expresión: CR x C x P Q= 86.400 100 Donde: Q = caudal de aguas residuales domésticas, (L/s) CR = coeficiente de retorno (adimensional) C = consumo de agua potable, (L/hab. d) P = población, (hab.) 86400 = segundos en un día El coeficiente de retorno se establece como un porcentaje del agua consumida que es devuelta al alcantarillado. Estadísticamente tiene una variación entre un 65% y 85%, siendo 80% el valor más usado. Para el consumo de agua potable, es el volumen de agua utilizado por una persona en un día. Normalmente se ha establecido el consumo considerando el uso: domestico, comercial e industrial, institucional y las pérdidas y desperdicios, para los que la OMS ha considerado 200 l/pers-d. Entonces para el caudal de aguas residuales tenemos: 80% x 200 L/pers.-d x 3.268 pers. Q ARD= = 6,05 L/s 86.400 s/d El caudal industrial no se calculó debido a la ausencia de industrias en la zona de estudio. Para el caudal comercial se tomó en consideración los caudales de aguas residuales típicos de establecimientos comerciales según Metcalf & Eddy citado por Rodríguez (apuntes de clase, 2010), para restaurantes y hoteles, mostrados en la Tabla Nº 25: 101 Tabla Nº 25 Valores típicos de aguas residuales para hoteles y restaurantes Fuente Restaurante Hotel Caudal (L/pers.-d) Rango valor típico 26-40 35 150-230 190 30-57 40 Unidad Cliente Huésped Empleado Fuente: (Rodríguez, 2010) Entonces tenemos un total de: Para restaurantes: 708 personas 708 pers. x 35 L/pers.-d Q rest. = = 0,29 L/s 86.400 s/d Para hoteles y posadas: 1.772 huéspedes 155 empleados 1.772 pers. x 190 L/pers.-d Q huésp. = = 3,90 L/s 86.400 s/d 155 pers. x 40 L/pers.-d Q emplea. = = 0,07 L/s 86.400 s/d Q comercial = Q rest. + Q huésp + Q emplea Qcomercial = 0,29 L/s+3,90 L/s+0,07 L/s = 4,26 L/s Los totales de restaurantes y hoteles se encuentran detallados en las Tablas Nº 26 y 27 102 Tabla Nº 26 Población estimada en restaurantes Restaurantes El Panal Pastelito de Oro Tropical El Valle Rustico Andino Caney de Cámara El Zaguán de la Abuela Puerta del Paraíso Valle Verde Variedad del Sabor El Abuelo Total Clientes 25 110 80 80 56 102 16 60 104 35 40 708 Tabla Nº 27 Población estimada en hoteles y posadas Hoteles y posadas Hotel Guadalupe Hotel Los Andes Hotel Chiquinquirá Hotel Cordillera Hotel Chinita Hotel Magla Hotel El Padrino Hotel los Sauces Posada Emilia Posada Portachuelo Posada San José Posada Mi casita Posada San Benito Posada Ninos-Mar Posada Puerta del Cielo Posada La Cruz Posada el Vergel Posada Portón Andino Cabañas Agripina Quintas Rosita Posada Ezequiel Total Capacidad de Cantidad de empleados alojamiento (pers.) (pers.) 630 52 78 2 90 6 217 50 37 1 104 8 22 1 36 3 45 3 34 4 114 4 15 1 18 2 29 2 35 2 15 2 18 2 19 1 48 4 128 3 40 2 1772 155 103 En el caudal institucional se tomaron los valores típicos de aguas residuales de origen institucional de Metcalf & Eddy citado por Rodríguez (2010), mostrado en la Tabla Nº 28. Tabla Nº 28 Valores típicos de aguas residuales de origen institucional Fuente Hospital Prisión Prefectura Escuela diurna con cafetín Caudal (L/pers.-d) Rango valor típico 660-1500 1.000 20-60 40 300-570 450 Unidad Cama Empleado Recluso Empleado Estudiante 20-60 40-80 40 60 (Rodríguez, 2010) Se tiene un total de 11 camas en el Ambulatorio, 38 empleados en el Ambulatorio, 18 empleados en la Prefectura y una matricula de 2.262 alumnos referenciados en las Tablas Nº 29 y 30. Tabla Nº 29 Población estimada en instituciones públicas Institución Prefectura Ambulatorio Total Empleados 18 38 56 104 Cama 11 11 Tabla Nº 30 Población estimada en instituciones educativas Instituciones educativas C. E. Simoncito “José Luís Faure Sabaut” U. E. C. P. Nuestra Señora de” La Paz” U. E. “José Luís Faure Sabaut” E. T. Elsa Rosales de Cabrita U. E. P. Generalísimo Francisco de Miranda Escuela Concentrada La Flecha Total Cant. estudiantes 226 367 1.021 310 70 268 2.262 Para el caso de los reclusos no se tomaron en consideración, ya que son trasladados directamente a Valera. Entonces: 11 pers. x 1.000 L/pers.-d Q cama = = 0,13 L/s 86.400 s/d 56 pers. x 40 L/pers.-d Q emplea2. = = 0,03 L/s 86.400 s/d 2.262 pers. x 40 L/pers.-d Q alumnos = = 1,57 L/s 86.400 s/d Q inst. = Qcama + Qemplea2 + Qalumnos Q inst. = 0,13 L/s+0,03 L/s+1,57 L/s = 1,73 L/s Para el caudal de infiltración se consideró lo citado por Rodríguez (apuntes de clase), tomado de Las Normas del Extinto Instituto de Obras 105 Sanitarias (INOS) en el que contemplaba en el aparte 3.12, “El gasto máximo de infiltración a considerar en un sistema de alcantarillado de aguas servidas será de 20.000 L/km/d”; por lo tanto: Se tiene una longitud de alcantarillado de 8,6 km apróximadamente; entonces, el caudal de infiltración será: 20.000 L/km/día X 8,6 km Q inf. = = 2 L/s 86400s/d Para el caudal medio diario, según Rodríguez (apuntes de clase), se obtiene al sumar los aportes domésticos con los aportes industriales, comerciales e institucionales y el caudal de infiltración. Q med.diar = Q ARD + Q comercial + Q inst. + Q inf. Q med.diar = 6,05 L/s+ 4,26 L/s + 1,73 L/s + 2 L/s = 14, 04 L/s El caudal de diseño será: Q diseño = 14,04 L/s Q diseño = 1.213,06 m3/d 106 Selección de tecnologías Descritas las diferentes tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales, conocidos los resultados de los análisis del muestreo, calculado el caudal de diseño, se llevó a cabo el proceso de análisis y selección de la alternativa más favorable para tratar las aguas residuales de la Parroquia La Puerta, mediante la formulación de una matriz multicriterios, que es una herramienta para la toma de decisiones en un problema, basándose en factores cualitativos o factores no homogéneos que intervienen en el mismo. Para la matriz multicriterio se evaluaron criterios de selección, considerando las fortalezas y debilidades que existen en el área de estudio, estos criterios se tomaron en cuenta por ser de gran importancia para el momento de la implementación de un sistema de tratamiento. Se ubicaron los criterios de selección a los que se le colocó una ponderación de uno (1) a tres (3), siendo: Uno (1) para indicar una importancia baja. Dos (2) para una importancia media. Tres (3) para una importancia alta. Para el caso de las tecnologías se consideraron las que más se adaptan a las condiciones del área de estudio; Se colocó un factor de valoración en un rango de uno (1) a cinco (5) distribuidos en: Uno (1): generación, riesgo o afectación inexistente. Dos (2): generación, riesgo o afectación baja. Tres (3): generación, riesgo o afectación media. Cuatro (4): generación, riesgo o afectación alta. Cinco (5): generación, riesgo o afectación muy alta. Una vez que se dio la ponderación (P) a los criterios y la valoración (V) a las tecnologías, se calculó el producto entre la valoración y la ponderación (VxP), luego se hizo la sumatoria de dichos productos para cada tecnología. 107 El orden de prioridad se estableció en función de la puntuación que alcanzó cada tecnología; en este caso menor valor indica mayor aptitud ó condición más favorable. Todo este procedimiento se muestra en la Tabla Nº 31 108 Tabla Nº 31 Matriz multicriterio para la evaluación de alternativas de tecnologías PONDERACIÓN CRITERIOS DE SELECCIÓN OPCIONES TECNOLÓGICAS Lagunas aireadas VALOR VxP Lagunas de estabilización VALOR Filtros percoladores VxP VALOR Lodos activados VxP VALOR VxP Población (número de habitantes) 2 3 6 4 8 2 4 1 2 Eficiencia de remoción de DBO (%) 1 3 3 3 3 2 2 1 1 Eficiencia de remoción Coliformes fecales (%) 1 2 2 1 1 2 2 2 2 Remoción de nutrientes 3 3 9 3 9 3 9 2 6 costo de inversión Área requerida 2 (m /habitante) 3 3 9 2 6 4 12 5 15 3 3 9 4 12 2 6 1 3 Requerimiento de energía 2 3 6 1 2 3 6 5 10 Equipos necesarios Características operacionales 3 2 6 1 3 4 12 5 15 3 3 9 1 3 4 12 5 15 costo de mantenimiento frecuencia de mantenimiento totales (∑) 2 3 6 1 2 4 8 5 10 3 26 3 9 74 2 6 55 4 12 85 5 15 94 orden de prioridad 2 1 3 Fuente: (Curso tratamiento de aguas residuales municipales, mayo 2010. Prof. Carlos Espinosa Jiménez, CIDIAT-ULA ) 109 4 Como se observa en los resultados obtenidos en la Matriz multicriterio para la evaluación de alternativas de tecnologías; en orden de prioridad, dio como resultado el uso de lagunas de estabilización, seguido de las lagunas aireadas, en tercer lugar los filtros percoladores y como última alternativa se puede considerar los lodos activados; de acuerdo con estos resultados la alternativa más favorable para el tratamiento de las aguas residuales de la Parroquia La Puerta es lagunas de estabilización, por ser la que más se adapta a las condiciones. Una vez seleccionada la alternativa se procedió a elaborar la ingeniería conceptual de la misma, partiendo del caudal de diseño calculado en la fase anterior. Cálculo de la Laguna de Estabilización Como principales datos para el cálculo de la laguna de estabilización se pueden considerar: La población proyectada del área de estudio para el año 2030 = 3.268 habitantes. La población se encuentra de manera nucleada sobre el eje del río Momboy en aproximadamente 2,15 km. En la actualidad posee un alcantarillado municipal que descarga las aguas residuales crudas al cuerpo de aguas superficiales (Río Momboy) Se propone hacer el saneamiento de las aguas residuales municipales, aprovechando en lo posible la infraestructura existente. El tipo de laguna de estabilización que se recomienda según la evaluación hecha mediante la matriz multicriterio, es laguna facultativa. 110 Aplicando los criterios de Marais, se realizaron los siguientes cálculos: Co C= 1+K Θ Donde: Co = concentración de DBO en el Afluente (mg/l) C = concentración de DBO en el Efluente (mg/l) K = constante de remoción de primer orden para remoción de DBO (d-1) Θ = tiempo de retención en el reactor (d) Reordenando la ecuación tenemos: Θ= 1 Co K C -1 El cálculo de la constante de remoción de DBO se realizó mediante la ecuación: Kt = 1,2 (1,085)T-35 Tomando la temperatura más baja que se obtuvo en el muestreo compuesto, la cual fue 20º C; entonces tenemos: Kt = 1,2 (1,085)20-35 = 0,35 d-1 Marais y Meiring recomiendan para mantener la laguna facultativa predominantemente aeróbica una concentración de DBO en el efluente que no exceda el valor dado por la relación: 111 600 C= 2d+8 Donde: d = profundidad de la laguna (m) C = DBO del efluente de la laguna (mg/l) Para una profundidad de la laguna de 2m, se tiene: 600 C= = 50 mg/l (2x2)+8 Seguidamente se calculó el tiempo de retención, teniendo Co= 272 mg/l tomado en el muestreo: 1 272 Θ= -1 0,35 = 12, 69 d 50 Para el cálculo del área superficial tenemos la siguiente ecuación: QxΘ A= d Donde: A = área superficial Q = caudal Θ = tiempo de retención d = profundidad de la laguna (m) 1.213,06 x 12,69 = 7.696,87 m2 A= 2 A= 0,77 ha 112 Dimensionando la laguna facultativa con una relación largo/ancho de 3/1; entonces será: Largo = √3(7.700) =152 m Ancho = 152/3 = 51 m El área propuesta para la colocación del sistema de tratamiento se indica en el apéndice G Cálculo de las cargas orgánicas: Carga orgánica superficial: DBO x Q COS = FC x A Donde: DBO = cantidad de DBO a remover Q = caudal FC = factor de conversión mg a Kg A = área 272 x 1.213,06 COS = = 428,51 kg DBO/ha 1000 x 0,77 Carga orgánica volumétrica: DBO x Q COS = Q x TR DBO = cantidad de DBO a remover Q = caudal TR = tiempo de retención A = área 272 x 1.213,06 = 21,43 g DBO/m3d COV = 1213,06 x 12,69 113 Eficiencia de remoción Co - Cs Er = Co Donde: Co = DBO inicial Cs = DBO final 272 - 50 Er = x 100 = 81,62 % 272 Como se especifica en las Normas Oficiales para la Calidad del Agua de Venezuela (Decreto 883) en el capitulo II, de la clasificación de las aguas, en su artículo 3, donde indica, que las aguas del sub tipo 2A son aguas que se pueden destinar al riego de vegetales destinados al consumo humano, estando en el artículo 4 los limites y rangos indicados anteriormente en la Tabla Nº 4 del capítulo II. Se calculó la cantidad de organismos fecales que son removidos en la laguna facultativa anteriormente calculada, de la siguiente manera: Para la densidad de coliformes fecales en el efluente se aplicó la ecuación para modelo de mezcla compuesta y cinética de primer orden: No N= 1 + Kb Θ Donde: N = número de coliformes fecales/ 100 ml del efluente 114 No = número de coliformes fecales/ 100 ml del afluente Kb = constante de remoción de coliformes fecales de primer orden, d -1 Θ = tiempo de retención. Entonces para el cálculo de la constante de remoción tenemos: con una temperatura de 20ºC, un tiempo de retención de la laguna de 12,69 d; será; Kb,T =2,60 (1,19)T-20 = 2,60 (1,19)20-20 = 2,60 d-1 Conociendo el valor de Kb y teniendo el valor de coliformes fecales obtenido en el muestreo, se procedió a calcular la reducción de coliformes fecales: 1,6 x 106 NMP/100 ml = 4,7 x 10 4 NMP/100 ml N= 1 + (2,6x12,69) El valor obtenido con la primera laguna no cumple con las especificaciones de la norma, por lo que se hace necesaria otra laguna para la cual tendrá las mismas características de la laguna facultativa anterior; por lo tanto para misma sólo se calculó la remoción de coliformes fecales para lo que se obtuvo: 4,7 x 104 NMP /100 ml = 1,3 x 10 3 NMP/100 ml N= 1 + (2,6x12,69) Para poder cumplir con las especificaciones de la norma, fue necesario calcular una tercera laguna facultativa, con las mismas características de las dos anteriores, con la cual se obtuvo el siguiente resultado: 1,3 x 103 NMP /100 ml N= = 38 NMP/100 ml 1 + (2,6x12,69) 115 Con los resultados de remoción de coliformes fecales obtenidos se cumple con las exigencias de las normas oficiales para la calidad del agua de Venezuela pudiéndose destinar el efluente para el riego de vegetales destinados al consumo humano. Para conocer la cantidad de nitrógeno contenido en el agua después de ser tratada mediante las tres lagunas facultativas, se aplicó la ecuación del modelo de Redd para remoción de nitrógeno total: Ne = No -[0.0064(1.039) (T-20) ] [Θ+60.6(pH - 6.6)] Donde: Ne = nitrógeno total del efluente, mg N/l No = nitrógeno total del afluente, mg N/l T = temperatura, ºC (1-28 ºC) Θ = tiempo de retención, d (5 – 231d) Para la primera laguna se tendrá: Ne = 28mg/l -[0.0064(1.039) (20-20) ] [12.69+60.6(7.6 - 6.6)] Ne = 17,52 mg N/l Para la segunda laguna se tendrá: Ne = 17,52mg/l -[0.0064(1.039) Ne = 10,96 mg N/l 116 (20-20) ] [12.69+60.6(7.6 - 6.6)] Para la tercera laguna se tendrá: Ne = 10,96mg/l -[0.0064(1.039) (20-20) ] [12.69+60.6(7.6 - 6.6)] Ne = 6,86 mg N/l Para el caso del fósforo total, se considerará que el efluente saldrá con un 30 % del contenido en el afluente, ya que es el porcentaje típico de conservación para este tipo de lagunas (Curso tratamiento de aguas residuales municipales, mayo 2010. Prof. Carlos Espinosa Jiménez, CIDIATULA); entonces tendremos: Pe = 12,8 x 30% = 3,84 mg/l Descripción del proceso de tratamiento El proceso de tratamiento contempla un tratamiento primario constituido por: Una rejilla de limpieza (cribado), seguido de una trampa de arena (desarenador), luego una trampa de grasa y una canaleta parshall; para luego pasar al tratamiento secundario. Es importante destacar que de este tratamiento se generarán subproductos a los cuales se les debe dar un manejo adecuado para evitar que estos ocasionen daños al medio, este manejo se realizará de la siguiente manera: En el cribado se generan sólidos los cuales deben ser recolectados y dispuestos en rellenos sanitarios. Las arenas y los sólidos suspendidos serán dispuestos en lechos de secado para retirar el exceso de agua y eliminar los posibles microorganismos por exposición a la luz ultravioleta, luz solar. Estas se pueden luego utilizar como abono orgánico. 117 Las grasas y aceites serán dispuestos en el vertedero y de ser necesario almacenados en tambores. El proceso de tratamiento primario se describe en la figura nº 3: Cámara de desvío Cámara del desarenador Canaleta Parshall Afluente Tratamiento secundario Rejilla Trampa de grasa Fig. Nº 3: proceso de tratamiento primario El tratamiento secundario estará conformado por 3 lagunas facultativas, dispuestas en serie. Las lagunas tendrán como dimensiones 152 m de largo, 51 m de ancho y una profundidad de 2 m cada una; con un tiempo de retención de 12,69 días; luego el efluente se encuentra en condiciones para ser descargado al río o ser utilizado para el riego de los cultivos que se encuentran aguas abajo, específicamente los que actualmente están siendo regados con el agua del río sin ningún tipo de tratamiento. El proceso de tratamiento secundario se describe en la figura nº 4: Viene de Tratamiento primario Laguna facultativa 1 Laguna facultativa 2 Fig. Nº 4: proceso de tratamiento secundario 118 Laguna facultativa 3 Va a riego de cultivos o Río CAPÍTULO VI REUSO DEL AGUA RESIDUAL La calidad de un agua residual se determina normalmente con parámetros globales de contaminación como lo son Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO) y la Demanda Química de Oxigeno (DQO). Pero éstos no son los parámetros de calidad que toman mayor importancia cuando se trata de utilizar el agua residual como agua de riego, sino aquellos elementos químicos que afectan el crecimiento de las plantas o las propiedades del suelo. En este contexto el principal parámetro de calidad es el contenido de sustancias inorgánicas o minerales disueltos que además no experimenten una variación importante en la mayoría de procesos de tratamiento de aguas residuales (Mujeriego, 1990 citado por Kestler, P, 2004). El reuso disminuye la cantidad de lodos que hay que disponer, lo cual evita serios problemas, pues cada vez es menor el número de comunidades o personas que quieren recibir estos lodos. Por otra parte el reuso hace que nutrientes que antes iban a eutroficar cuerpos receptores, ahora pasen a fertilizar los cultivos o los estanques acuícolas. Al disminuir la necesidad de usar los fertilizantes sintéticos, disminuye el problema ambiental originado por la fabricación de estos agroquímicos. Entre los aspectos positivos están el aprovechamiento de los nutrientes, la habilitación agrícola de áreas no productivas y la disminución de los costos de la conservación de la calidad de los recursos hídricos. Entre los aspectos negativos que pueden ocasionar el uso descuidado de las aguas residuales esta el brote de epidemias y el deterioro de los suelos. El crecimiento de la población, especialmente en países en vía de desarrollo, la contaminación de los cuerpos de agua superficial y subterránea; la distribución desigual del recurso hídrico y los graves periodos secos, han forzado a buscar nuevas fuentes de agua, considerándose las 119 aguas residuales una fuente adicional para satisfacer la demanda del recurso. Con frecuencia se desconoce la forma como los alimentos se han producido, sin embargo, aguas residuales a menudo no tratadas, son utilizadas para el riego de 10% de los cultivos del mundo. Aunque ésta es una practica en gran parte oculta y sancionada en un gran número de países, muchos agricultores especialmente aquellos ubicados en las áreas urbanas, utilizan las aguas residuales porque además de los beneficios de su uso, no tienen ningún costo y son abundantes, aun durante las épocas de sequia (Scott et al, 2004, citado por Silva J. Torres P. y Madera C., 2006). En Israel el 67% del agua residual es usada para riego, en India el 25% y en Sudáfrica el 24%. En América Latina (AL) el mega proyecto de reuso está ubicado en México en el Valle de Amezquital, donde 83.000 ha son regadas con agua residual cruda. Actualmente en América Latina alrededor de 400 m3/s de agua residual cruda es integrada a fuentes superficiales y cerca de 500.000 ha son irrigadas la mayoría con agua cruda. El Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) inició un programa de tratamiento con diversas instituciones peruanas, en las que han realizado una serie de experiencias sobre tratamiento y uso de aguas residuales en el complejo bioecológico de San Juan, localizado al sur de Lima, Perú. Uno de los estudios realizados permitió comparar la calidad sanitaria de los productos alimenticios regados con agua de río no contaminada y con aguas residuales crudas y tratadas. También se evaluó la calidad de productos alimenticios que normalmente se expenden en los mercados de Lima. El 91% de los productos regados con aguas crudas mostraron presencia de parásitos. El riesgo disminuyó significativamente en las verduras regadas con aguas residuales tratadas y 120 aguas superficiales no contaminadas. También se evaluó el grado de sustitución de fertilizantes por el aporte de nutrientes de las aguas tratadas en cultivos como fríjol, brócoli, col y maíz, donde se demostró que las aguas residuales aportan los nutrientes requeridos, lo que permite ahorrar los costos de fertilización que muchas veces representan mas del 50 % del costo de producción La preservación del medio ambiente se favorece también al evitar el vertimiento directo de las aguas residuales o al reducir los costos de su tratamiento, conservando la calidad del agua y la recarga de los acuíferos de aguas subterráneas (Moscoso J.) Para Metcalf y Eddy (1985), los cultivos susceptibles de regarse con agua residual reutilizada dependen de la calidad y cantidad del efluente, así como de las disposiciones de tipo sanitario relativas al empleo de agua residual para tal uso. En Estados Unidos, razones de tipo higiénico se oponen al uso del agua residual sin tratar y, por supuesto, las verduras que se consumen crudas no pueden regarse con agua residual de ningún tipo, en algunos cultivos tales como algodón, remolacha y para producción de semillas se permite el uso del efluente de agua residual sin desinfectar o procedente de un tratamiento. Las plantas se usan en los sistemas de aplicación al terreno para captar el nitrógeno y el fósforo del agua residual aplicada, mantener e incrementar las tasas de entrada y la permeabilidad del suelo, reducir la erosión y servir como medio para los microorganismos. La capacidad de captación de nitrógeno de la mayoría de los cultivos se ha determinado utilizando agua para riego, y los valores de la captación de nitrógeno por los cultivos pueden ser mayores cuando se aplica agua residual en lugar de agua limpia. El riego es la forma principal de reutilización de las aguas residuales. La aplicación agrícola de las aguas reutilizadas requiere de una adecuada 121 gestión agronómica, en la que deben controlarse el contenido de macronutrientes (N, P y K), el nivel de salinidad, el contenido en micronutrientes y elementos traza, entre otros. Las aguas reutilizadas presentan cantidades significativas de macronutrientes (N y P) que pueden utilizarse como fertilizante en la agricultura. Es así como los aportes de estos nutrientes han de considerarse en los planes de abonado de los cultivos, lo que podría llegar a reducir sustancialmente la utilización de fertilizantes químicos, con el consecuente beneficio económico para los agricultores. Experiencias en diferentes países muestran que el reuso del agua es una alternativa viable para incrementar la producción agrícola. La costumbre del abonado es tradicional en la agricultura, pero cada vez son más caros y escasos los abonos utilizados. También es conocido que hoy la mayoría de los ríos no poseen la capacidad autodepuradora suficiente, es por ello que países con alto grado en desarrollo sanitario y agrícola presentan la alternativa de recuperar los vertidos con el requerido tratamiento del agua y utilizarlos en las explotaciones agrarias. La Tabla Nº 32 muestra los principales cultivos en los que se aplica el reuso de aguas residuales domésticas en América Latina (Cepis, 2003). En esta tabla se observa que el mayor porcentaje (83,1%) de las aguas residuales es usado principalmente en tres tipos de cultivos: hortalizas (30,2%), industriales (29,5%) y forrajes (23,4%). Esta situación es preocupante, pues mientras los cultivos industriales se someten previamente a un proceso de transformación, el forraje lo consumen directamente los animales, y las hortalizas los seres humanos, lo que eleva el riesgo de contaminación microbiológica o parasitológica y, por lo tanto, la generación de problemas de salud pública significativos. La misma situación ocurre para los cultivos de frutales, cuya área regada también representa un elevado porcentaje. 122 Tabla Nº 32 Cultivos a regar con agua residual Cultivos regados con agua residual Área (ha) Caudal (l/s) Forestales 97 99 Frutales 46,772 40 Industriales 391,418 1,473 Forrajes 6,943 1,172 Hortalizas 48,691 1,511 Fuente: Silva, Jorge; Torres, Patricia; Madera, Carlos. (2008) 123 Diagnóstico del área de estudio aguas abajo de la planta En nuestro caso se pudo conocer mediante una encuesta no formal realizada a los productores de la zona aguas abajo del área donde se propone la alternativa de tratamiento del agua residual, que los mismos utilizan el agua del río directamente sobre los cultivos sin antes darle ningún tipo de tratamiento, en dicha encuesta se conocieron los cultivos más comunes en la zona, la procedencia del agua utilizada para el riego de los mismos, la frecuencia de riego y tipo de fertilizantes. La encuesta se realizó en área comprendida entre las coordenadas E=313377 y N=1011002, E=314191 y N=1012961, determinándose lo siguiente: 1-. ¿Cuenta usted con un sistema de riego? No; 13; 37% Si; 22; 63% Si No Gráfica Nº 1 En la Gráfica Nº 1 se observa que el 63% de la muestra estudiada; (área comprendida entre las coordenadas E=313377 y N=1011002, 124 E=312990 y N=1011108; E=313048 y N=1011655; E=313776 y N=1011847) cuenta con varios sistemas de riego, entre los que se nombran sistema de riego la Hamaca, sistema de riego Las Paperas y el sistema de riego El Molino; el 37% restante no cuenta con sistema de riego. 2-. De donde proviene el agua con que riega? Acueducto principal; 7; 19% Sistema de riego; 17; 48% Río; 12; 33% Acueducto principal Río Sistema de riego Gráfica Nº 2 La Gráfica Nº 2 resalta que el 33% de la muestra, utiliza agua del río sin ningún tipo de tratamiento para el riego de los cultivos, (área comprendida entre las coordenadas E=313895 y N=1012120; E=313703 y N=1012238; E=313811 y N=1012690; E=314191 y N=1012961), el 48% riega con el agua que proviene del sistema de riego y un 19% utiliza agua del acueducto principal para regar. Es importante resaltar que algunos productores aunque cuentan con sistema de riego también utilizan el agua del acueducto principal para riego. 125 3-. ¿Qué tipo de cultivo siembra? Perejil; 4; 11% Ajo Porro; 3; 9% Cilantro; 4; 11% Céleri; 4; 11% Apio; 1; 3% Repollo Céleri Repollo; 8; 23% Lechuga; 6; 17% Pimentón; 2; 6% Cebollin; 3; 9% Lechuga Cebollín Pimentón Cilantro Perejil Ajo Porro Apio Gráfica Nº 3 La Gráfica Nº 3 se muestra que en el instrumento aplicado se determinó que los cultivos más comunes en la zona son: repollo en un 23%, lechuga en un 17%, en tercer lugar se presenta el cilantro, el perejil y el cédano en un 11%, los demás cultivos se encuentran en proporciones menores al 10%; cabe destacar que son cultivos que en su mayoría se consumen crudos. 4-. Tipo de fertilización que utiliza Ambos; 15; 43% Sólo agroquímico ; 20 57% Sólo agroquímico Gráfica Nº 4 126 Ambos En la Gráfica Nº 4 se muestra que se determinó a través del instrumento de estudio, que los productores usan en su mayoría fertilizantes agroquímicos en un 57%, un 43% utiliza la combinación de agroquímicos y orgánicos. 5-. ¿Usa el agua de riego para consumo humano? Si; 13; 37% No; 22; 63% Si No Gráfica Nº 5 En la Grafica Nº 5 se observa que la mayoría (63%) de la muestra encuestada no tiene la necesidad de utilizar el agua de riego para consumo humano. 6-. ¿Usa el agua de consumo humano para riego? Si; 7; 20% No; 28; 80% Si No Gráfica Nº 6 127 En la Gráfica Nº 6 se muestra que de la muestra encuestada el 80% no utiliza el agua de consumo humano para riego, mientras un 20% si lo utiliza. En forma resumida, se pudo observar a través de la encuesta aplicada a los agricultores, que aún cuando la mayoría cuenta con sistema de riego, existe un porcentaje que utiliza el agua del río para el riego de sus cultivos, sin tomar en consideración que al mismo son descargadas directamente en la actualidad las aguas residuales de las poblaciones de La Puerta y El Molino sin ningún tipo de tratamiento, también es importante resaltar que la mayoría de los cultivos que están siendo regados con esa agua se consumen crudos. Una vez realizada la encuesta se procedió a georeferenciar el área que puede ser irrigada con el agua residual tratada a través de la tecnología de tratamiento seleccionada, considerando los requerimientos nutricionales de los cultivos de la zona y los nutrientes presentes en el efluente tratado. El área propuesta para ser irrigada se encuentra ubicada entre las coordenadas E=313895, N=1012120; E=313703, N=1012238; E=313811, N=1012690; E=314191, N=1012961; siendo un área aproximada de 16,92 has., en un perímetro de 2.252,96 m (ver apéndice H). 128 Requerimientos nutricionales de los cultivos Entre los requerimientos nutricionales a considerar, se tomaron sólo los dos (2) cultivos más comunes para el área de estudio según la encuesta realizada, que son repollo y lechuga. Según Monge citado por Bertsch (2003); la variedad de repollo itzalco, para un rendimiento de 45,5 t/ha, tiene una absorción de nutrientes según la siguiente Tabla Nº 33: Tabla Nº 33 Absorción de nutrientes en el Repollo Peso seco Total Raíz Parte aérea Tejido Días 22 45 75 22 45 75 22 45 75 Total g/pl 2,4 36,0 136,5 0,4 3,7 14,3 3 40 151 Kg/ha 119 1802 6826 19 184 717 137 1985 7543 7543 Cantidad absorbida Kg/ha N P K 5 1 5 75 8 73 217 16 294 0,4 0,04 0,2 2 0,4 5 11 2 16 6 1 5 77 9 78 228 17 310 228 17 310 Fuente: Bertsch (2003) Según Vargas G. y otros citado por Bertsch (2003); la variedad de lechuga gulf, para un rendimiento de 54,9 t/ha, tiene una absorción de nutrientes según la siguiente tabla Nº 34: Tabla Nº 34 Absorción de nutrientes en la lechuga Peso seco Parte aérea Tejido Días 21 35 49 Total g/pl 1,9 4,6 10,6 Kg/ha 494 1206 2746 2746 Fuente: Bertsch (2003) 129 Cantidad absorbida Kg/ha N P K 27 3 39 37 6 73 132 16 258 132 16 258 Balance de nutrientes entre el efluente tratado, aportes del suelo y los requerimientos nutricionales de los cultivos Para hacer la comparación entre los nutrientes que aportan las aguas residuales tratadas, los aportes del suelo y los requerimientos de la planta, se consideró el repollo y la lechuga, además se estimó una lámina de 4mm/d ó 0,004m/d; entonces tendremos un volumen de: V= 0,004m3/d. m2 x 1000 l/1m3 = 4l/d . m2 V= 40000 l/ d. ha Por lo tanto, para una hectárea tenemos un caudal de: V Q= 40000 l/d. ha = T = 0,46 l/s. ha 86400 s/d Conociendo que el agua tratada anteriormente contiene una cantidad de 6,86 mg de nitrógeno total por litro, podemos decir que para una hectárea de cultivo en un día se tiene: 6,86 mg/l 0,46 l/s x 86400 s/d x = 0,27 kg de P/d 1000000 mg/kg Considerando que el agua tratada es la única de la que disponen los productores de la zona para el riego del cultivo, se tomaron todos los días del ciclo; entonces tenemos: Para el cultivo de repollo se consideraron 90 días, teniendo una cantidad de nitrógeno disponible de: 90 d x 0,27 kg/d = 24,3 kg de Nitrógeno 130 En el caso de los requerimientos de fósforo, se tiene una cantidad de 3,84 mg de fósforo total por litro en el agua tratada; se puede decir que para una hectárea de cultivo se tendrá: 3,84 mg/l 0,46 l/s x 86400 s/d x = 0,15 kg/d 1000000 mg/kg Para el cultivo de repollo se tiene una cantidad de fósforo disponible en una hectárea de: 90 d x 0,15 kg/d = 13,5 kg de fósforo Para el cultivo de lechuga se consideraron 80 días, teniendo una cantidad de nitrógeno disponible de: 80 d x 0,27 kg/d = 21,6 kg de Nitrógeno Para el caso del fósforo se dispone de: 80 d x 0,15 kg/d = 12 kg de fósforo Es necesario considerar que el suelo aporta cierta cantidad de nutrientes al cultivo, por tal razón se realizó un análisis a una de las parcelas ubicada en la zona que actualmente esta utilizando el agua del río para el riego de los cultivos, los resultados de este análisis se encuentran en el apéndice B, para el caso en estudio se tomaron sólo los valores de nitrógeno y fósforo. Para el Nitrógeno se tiene una cantidad de 0,12%, este valor se transformó a kilogramos por hectárea de la siguiente manera: Se calculó el peso por hectárea en kilogramos, para lo que se obtuvo: P(ha)=100.000x densidad aparente (gr/cm3) X profundidad del muestreo(cm) P(a) = 100.000 X 1,4 X 20 = 2.800.000 kg 131 Luego se calculó la cantidad de nitrógeno asimilable mediante la ecuación: NA = Nitrógeno total X 0,015 = 0,12 X 0,015 =0,0018 % La cantidad de N por hectárea equivale a NA (%), multiplicada por el peso de 1 hectárea, dividido por 100. kg / ha de N = N asimilable (%) x P(ha)/100 = 0,0018 X 2.800.000/100 = kg / ha de N = 50,4 kg/ha Para la cantidad de fósforo hay que considerar que por definición, partes por millón es el equivalente entre el peso de 1 hectárea en kilos dividido por un millón de kilos, entonces se tiene: Kilos por hectárea = P(ha) x ppm* del nutriente *ppm = partes por millón = relación 1 en 1.000.000 ó 1/1.000.000 Kilos por ha = 2.800.000 x 88/1.000.000 = 246,4 kg/ha de P Entonces se tiene: Una cantidad de nitrógeno de: 50,4 kg/ha. Una cantidad de fósforo de: 246,4 kg/ha Sumando la cantidad de nutrientes aportados por el agua más la cantidad de nutrientes aportados por el suelo se tiene: Para el cultivo de repollo: Nitrógeno = 24,3 kg/ha + 50,4 kg/ha = 74,7 kg/ha Fósforo = 13,5 kg/ha + 246,4 kg/ha = 259,9 kg/ha 132 Para el cultivo de lechuga: Nitrógeno = 21,6 kg/ha + 50,4 kg/ha = 72 kg/ha Fósforo = 12 kg/ha + 246,4 kg/ha = 258,4 kg/ha Se requiere 228 kg de nitrógeno para 1ha de cultivo de repollo; es decir se debe complementar con 153,3 kg de fertilizante nitrogenado por hectárea para cumplir con los requerimientos del cultivo. Se requiere 17 kg de fósforo para 1ha de cultivo de repollo; lo que quiere decir que no se debe aplicar fertilizante fosforado ya que los aportes por agua y suelo exceden lo requerido por la planta. Se requiere 132 kg de nitrógeno para 1ha de cultivo de lechuga; se debe complementar con 60 kg de fertilizante nitrogenado para cumplir con los requerimientos del cultivo en una hectárea. Se requiere 16 kg de fósforo para 1ha de cultivo de lechuga; por lo tanto no se debe aplicar fertilizante fosforado ya que los aportes por agua y suelo exceden lo requerido por la planta. 133 Disponibilidad del agua para riego por aspersión. Conociendo el caudal neto para una lámina de 4mm/día tenemos: Qn = 0,46 L/s.ha Se consideró riego por aspersión por ser el más común en el área de estudio. Para el riego por aspersión se estimó una eficiencia del 70%, por lo tanto tenemos un caudal bruto de: Qn Qb = Ef 0,46 L/s = = 0,66 l/s.ha 0,70 Para 16,92 hectáreas se requiere un caudal de: QB =0,66 l/s.ha x 16,92 ha = 11,17 l/s < 13,55 (caudal aportado) Entonces tenemos que el caudal requerido para las 16,92 hectáreas es menor que el caudal aportado; se puede decir que sólo se utilizará un 82% del caudal. 134 Análisis de costos asociados Se consideró úrea como fertilizante nitrogenado, por contener 46% de nitrógeno; es decir un saco de 50 kg sólo tendrá 23 kg de nitrógeno. Para cumplir con los requerimientos nutricionales del repollo itzalco, en una hectárea se debe aplicar en total 10 sacos de urea; considerando el nitrógeno aplicado con el riego de la aguas tratadas más el aportado por el suelo se complementa el requerimiento de nitrógeno con 6,6 sacos de urea. En la actualidad (año 2011) el saco de urea tiene un costo en el mercado de Bs 50; es decir para cumplir con el requerimiento nutricional de la planta en una hectárea se debe hacer una inversión aproximada de Bs 500 por cosecha, donde aplicando el agua tratada, la inversión por nitrógeno en una hectárea será Bs 330. Para una hectárea de lechuga se debe aplicar 5,7 sacos de fertilizante nitrogenado, que en la actualidad tiene un costo aproximado de Bs 285 y considerando el nitrógeno contenido en las aguas tratadas y el aportado por el suelo sólo se debe complementar con 2,6 sacos, reduciendo la inversión a Bs 130 por hectárea. 135 Tabla Nº 35 Tabla comparativa entre aportes y requerimiento de los cultivos (ha) Para una lámina de 4mm/día Cultivo Días del ciclo Rend. t/ha Req. de Aporte Aporte Total Carencia Req. de Aporte Aporte Total N (kg) N N N de N (kg) P (kg) P P P agua suelo aport. agua suelo aport. tratada (kg) tratada (kg) (kg) Repollo 90 45,5 228 24,3 50,4 74,7 153,3 17 13,5 246,4 Lechuga 80 54,9 132 21,6 50,4 72 60 16 12 246,4 136 Inversión considerando nutrientes aportados (Bs) Ahorro (Bs) 259,9 Inversión sin considerar nutrientes aportados (Bs) 500 330 170 258,4 285 130 155 En la tabla Nº 35 se puede observar que con la utilización de las aguas residuales tratadas: Se tiene un 10,66 % del nitrógeno requerido por el cultivo de repollo y 16,36 % del requerido por la lechuga. Se aporta 79,4 % del fósforo requerido por el cultivo de repollo y 75 % del requerido por la lechuga. Considerando el aporte de nutrientes tanto de las aguas tratadas como del suelo, los costos de producción se reducen en un 34 % para el caso del cultivo de repollo y 54,4 % para el cultivo de lechuga. Es importante resaltar el aporte ambiental, ya que se disminuye la utilización de fertilizantes químicos, se reduce el consumo de energía, así como se reduce la contaminación de los cursos de agua. 137 CAPÍTULO VII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Después de desarrollar la presente investigación, se proponen las siguientes conclusiones y recomendaciones: Conclusiones: En la Parroquia La Puerta específicamente en el área de estudio existen según censo 2008 realizado por los consejos comunales 3023 habitantes los cuales se benefician del sistema de abastecimiento de agua y mayoritariamente descargan sus aguas residuales directamente al río Momboy sin ningún tipo de tratamiento. En cuanto al inventario general del sistema de abastecimiento y el sistema de alcantarillado, se pudo conocer que ambos se encuentran en buenas condiciones tanto físicas como operativas. Según los resultados obtenidos en los análisis para la caracterización de las aguas residuales municipales de La Puerta, se observó que la mayoría de los parámetros se encuentran por encima de los valores máximos permitidos para ser descargadas a cuerpos receptores de agua. A través de la encuesta realizada a los agricultores se pudo conocer que 16,92 ha de cultivos que generalmente se consumen crudos están siendo regados con agua directa del río Momboy sin ningún tipo de tratamiento. La matriz multicriterios aplicada arrojó como resultado la utilización de lagunas de estabilización facultativas para el tratamiento de las aguas residuales de la población de La Puerta. Mediante el análisis de suelos se pudo conocer que la cantidad de fósforo aportado por el suelo excede los requerimientos de los cultivos 138 analizados, por lo que no se hace necesario utilizar fertilizante fosforado. Con el sistema de tratamiento planteado, se cumple con las normas de descargas de efluentes, permitiendo que las aguas sean descargadas directamente al río o que las mismas sean reutilizadas para riego de los cultivos ubicados aguas abajo de la planta, este reuso permitirá disminuir la aplicación de fertilizantes químicos y a su vez se disminuirían también los costos de producción en un 34% para el cultivo de repollo y 54,4% en el cultivo de lechuga. Recomendaciones: Se recomienda la colocación de colectores marginales a lo largo del río, que permita la recolección de todas las descargas que no están conectadas a sistema de alcantarillado, de manera que todas las descargas existentes sean conducidas hasta el sistema de tratamiento. De ser utilizado el efluente para el riego de cultivos, es necesario colocar una tubería que permita llevar el efluente desde el sistema de tratamiento hasta el área propuesta para ser irrigada. Hacer un seguimiento epidemiológico en el tiempo a las enfermedades de origen hídrico, comparando la morbilidad actual con reportes futuros. De esta manera se estaría verificando y cuantificando el impacto del sistema de tratamiento de aguas residuales implementado sobre la salud pública. 139 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGUAS RESIDUALES. Disponible en: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aguas_residuales&oldid=49187405. Consultado: 24/08/2009 ARAUJO, L. (2007). Diagnóstico de crecimiento urbano con fines de planificación y ordenación del territorio. La Puerta, Estado Trujillo, Universidad de Los Andes, Núcleo Universitario Rafael Rangel, Centro de Investigaciones Para El Desarrollo Integral Sustentable. Maestría en Desarrollo Regional. ARELLANO, R. (1991). 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Acometida Domiciliaria: Es el tramo de tubería que conduce las aguas desde la red de distribución hasta el interior de la vivienda. Aguas residuales: se definen como las aguas que provienen del sistema de abastecimiento de una población, después de de haber sido modificadas por diversos usos en actividades domésticas, industriales y comunitarias, siendo recogidas por la red de alcantarillado que las conducirá hacia un destino apropiado. Drenaje doméstico: es el agua residual procedente de cocinas, baños, lavabos, sanitarios y lavandería. Infiltraciones y aportaciones incontroladas: son aguas que entran tanto de manera directa como indirecta en la red de alcantarillado. 146 Efluente: líquido descargado en una etapa del proceso de tratamiento. Reutilización: uso benéfico que se le da a las aguas recuperadas o repurificadas. El tratamiento primario: es utilizado para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Tratamiento secundario: El tratamiento secundario es designado para substancialmente degradar el contenido biológico de las aguas residuales que se derivan de la basura humana, basura de comida, jabones y detergentes. Tratamiento terciario: El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente receptor (mar, río, lago, campo, otros). Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO): medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica. Demanda Química de Oxigeno (DQO): se emplea para medir el contenido de materia orgánica tanto de las aguas naturales como residuales. Lagunas facultativas: Es el tipo de lagunas más comúnmente usado para el tratamiento de las aguas residuales de pequeñas y medianas poblaciones. Son de muy bajo costo de construcción y operación; no obstante, requieren de la disponibilidad de grandes extensiones de tierra para poder obtener una buena capacidad de remoción de materia orgánica. 147
